Фамилия Палтусова образована от мирского имени Палтус, которое восходит к названию промысловой рыбы. Палтусы — общее название четырёх видов из трёх родов семейства камбалообразных, обитающих в северных морях, окружающих северные и восточные территории России. Эта рыба имела важное промысловое значение для всех северных стран, поэтому имя было хорошо знакомо людям, жившим у студёных вод.

Традиция давать детям имена по названиям рыб, зверей и птиц — древняя и широко распространённая. Волк, Белка, Соловей, Калина и Палтус — все они стоят в одном ряду. Родители верили, что, назвав ребёнка таким именем, они словно поручают его природе: она будет воспринимать малыша как своего, а ему перейдут полезные качества избранного представителя животного мира. В случае с Палтусом — это, вероятно, сила, выносливость и способность выживать в суровых условиях.

Словообразовательная модель здесь проста и типична для русских фамилий: к основе Палтус добавился суффикс -ов-, а затем родовое окончание -а. Так потомки человека по имени Палтус со временем стали Палтусовыми.

Интересно, что фамилия сохранила не только имя, но и его северный, «морской» колорит. Она могла возникнуть в регионах, где ловля палтуса была обычным делом — на побережье Белого или Баренцева моря, а также в Сибири, где эту рыбу знали не понаслышке. Впрочем, процесс формирования фамилий был длительным, и окончательно говорить о точном месте и времени возникновения рода Палтусовых можно лишь на основании генеалогических исследований. Сама фамилия встречается нечасто, что делает её носителей обладателями редкого именования с яркой «северной» историей.