Фамилия Полотбаев — редкий пример тюркско-русского гибрида, где к казахской или башкирской основе прирос русский патронимический суффикс -ев. Разбираем её по составу: корень «Полотбай» плюс типичное для русских фамилий окончание, указывающее на принадлежность («чей?» — Полотбаев). Такая модель характерна для народов Поволжья, Урала и Казахстана, где в XIX–XX веках при русификации документов местные имена адаптировали под стандарты Российской империи.

Основа «Полотбай» составная: первая часть «полот» — это диалектный вариант арабского имени Фарух (счастливый, удачливый) либо напрямую от тюркского «полот» (сталь, булат). Вторая часть «бай» — титул богатого, уважаемого человека, хозяина. Полотбай, таким образом, могло означать «стальной бай» или «богатырь, крепкий как булат» — прозвище, данное за силу или твёрдость характера. Встречается и версия, что «полот» — это искажённое «болат» (сталь в казахском), а имя Болатбай широко бытует у казахов и башкир.

Географически фамилия тяготеет к югу России и Казахстану: по данным современных справочников, большинство носителей Полотбаевых живут в Оренбургской, Астраханской областях и в Казахстане. Социальный контекст прост: предки были, скорее всего, скотоводами или воинами, получившими имя-прозвище за личные качества. В метрических книгах и ревизских сказках XIX века такие фамилии фиксировались в среде казахов-кочевников и башкир-вотчинников, переходивших на оседлость.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Полотов, Болатбаев, Булатов — показывает, что Полотбаев сохранил более архаичную огласовку, близкую к устной речи. Если Булатов — прямая русификация от «булат», то Полотбаев через суффикс -бай сохранил память о социальном статусе предка. Это не дворянская фамилия, а народная, крестьянская или казачья, что делает её ценной для изучения этнической истории Южного Урала.