Фамилия Полатайко — редкий случай, когда прозвищная основа сохранилась почти без изменений, а вот суффикс выдаёт украинское происхождение. Формант -ко (в белорусском и украинском вариантах) указывает на то, что фамилия сложилась в среде, где такие окончания были типичны для крестьянских и казачьих родов: Полатайко буквально значит «маленький Полатай» или «сын Полатая».

Самая вероятная основа — глагол «полатать» (чинить, латать, ставить заплаты). В южнорусских и украинских говорах «полатай» могло быть прозвищем портного, сапожника или любого мастера, который занимался починкой одежды и обуви. В переносном смысле так могли назвать человека, который постоянно «латал» хозяйство — подновлял избу, чинил инвентарь, жил экономно. Вторая, менее очевидная версия, связывает фамилию с диалектным «полатый» — пологий, покатый (о склоне или крыше), но в этом случае прозвище дали бы по месту жительства — например, на пологом берегу или под покатой крышей.

Суффикс -ай- в основе («Полатай») характерен для украинских прозвищ, образованных от глаголов: «гуляй», «стригай», «латай». Такие прозвища часто давали по действию, которое человек часто совершал или за которое был известен. То есть Полатай — это не просто «латающий», а «тот, кто латает» (в значении постоянного занятия или свойства характера).

Географически фамилия тяготеет к центральной и восточной Украине, а также к югу России (Курская, Белгородская, Воронежская области), где украинские переселенцы оседали с XVII–XVIII веков. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении: скорее всего, один род дал начало нескольким ветвям, разошедшимся по сёлам.

Сословно носители фамилии Полатайко, судя по всему, были крестьянами или казаками. Никаких дворянских родов с такой фамилией в родословных книгах не зафиксировано — это сугубо народная, прозвищная фамилия, которая в XIX веке закрепилась как наследственная.