Фамилия Полтанская звучит как типичная «географическая» фамилия, но с неожиданным поворотом. Формально это притяжательное прилагательное с суффиксом -ск-, указывающим на принадлежность к местности. В женском роде окончание -ая, мужской вариант — Полтанский. Такие фамилии в XIX веке часто получали дети священников и дворяне по названию села или поместья, а также выходцы из этих мест, когда их записывали в других губерниях.

Корень «Полтан-» сразу вызывает вопрос: что это за топоним? Самый очевидный кандидат — село Полтава. Но здесь есть лингвистическая тонкость. Если бы фамилия образовалась от «Полтава», мы бы ждали формы «Полтавский» (через -в-). Вариант «Полтанский» предполагает основу «Полтань» или «Полтан». Действительно, в документах XVII–XVIII веков встречается название речки Полтань (приток Воронежа) и села Полтань на её берегах (современная Липецкая область). Таким образом, предок носителя фамилии, скорее всего, был родом не из украинской Полтавы, а из русского села Полтань — типичное для Центральной России название, образованное от древнего гидронима.

Другая, менее вероятная версия связывает фамилию с польским словом «połtanie» (так в старопольском называли разновидность монеты — полтина). В этом случае фамилия могла быть прозвищем человека, имевшего дело с деньгами или платившего подать. Однако для русской фамилии эта этимология надуманна: суффикс -ск- редко крепится к нарицательным существительным в прозвищах простых людей. Правдоподобнее, что перед нами именно «географический» вариант, и корень связан с конкретным местом на карте России.

Написание фамилии с двумя «н» в корне — не ошибка, а исторически сложившаяся форма. В старых метрических книгах можно встретить и «Полтанская», и «Полтаньская» (с мягким знаком), что подтверждает происхождение от топонима «Полтань». В отличие от массовых фамилий на -ов/-ин, Полтанская встречается редко, что говорит о сравнительно позднем оформлении (не ранее XVIII века) и узкой локальной привязке.