Фамилия Полтапова — женская форма фамилии Полтапов, которая образована от мужского имени или прозвища Полтап. В основе фамилии лежит диалектное или просторечное произношение канонического имени Евстафий (в быту — Евстафий, Стафей, Потап). Переход «Потап» в «Полтап» мог возникнуть из-за народной этимологии: слово «полтап» в некоторых говорах означало «полутапок» (нечто неполноценное, обрубок) или было связано с глаголом «тапать» (топать, стучать). Однако наиболее вероятная версия — это искажение имени Потап с вставкой «л» для благозвучия, как в фамилиях Полтавский (от Полтава) или Полторацкий.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: суффикс -ов/-ев указывает на принадлежность («чей?»), то есть Полтапов — сын Полтапа. Фамилия встречается преимущественно в центральных и южных регионах России, особенно в Воронежской, Курской и Ростовской областях, что подтверждает её происхождение из народной среды, где имя Потап (Евстафий) было распространено среди крестьян и мещан.

В отличие от фамилии Полтавский, которая отсылает к городу Полтава, Полтапова не имеет географической привязки — это чисто патронимическая фамилия, образованная от личного имени. В дореволюционных переписях Полтаповы фиксировались как однодворцы и государственные крестьяне, что говорит о недворянском происхождении. Редкость фамилии (по данным современных справочников, не более нескольких сотен носителей) делает её интересной для локальных генеалогических исследований — предки Полтаповых жили оседло, не меняя фамилию на протяжении нескольких поколений.