Фамилия Полтаранова — женская форма фамилии Полтаранов, которая образована от прозвища Полтаран. В отличие от большинства русских фамилий на -ов/-ев, здесь необычная основа: в ней слышен корень «пол-» и числительное «полтора». Самое прямое объяснение — прозвище человека, который был «полтора раза» кого-то или чего-то: например, вдвое выше среднего роста, вдвое сильнее, или же, наоборот, недоросль — «полтора человека». В русских говорах слово «полтаран» могло означать нечто усечённое, неполное, а также применялось к предметам или людям с нестандартными размерами.

Вероятнее всего, прозвище закрепилось за человеком с заметной внешней особенностью — очень высоким или, наоборот, низким ростом. Такие «мерные» прозвища были распространены в крестьянской среде: Сазон Полторанин упоминается в документах XVI века (по данным С. Б. Веселовского), что подтверждает древность модели. Суффикс -ов в фамилии Полтаранов — стандартный патронимический, указывающий на принадлежность: «сын Полтарана».

Регионально фамилия редкая. По данным современных переписей, Полтарановы встречаются в основном в центральной России и на Урале — в тех местах, где были сильны традиции прозвищного именования. Встречается также вариант Полторанин — с другим суффиксом, но той же смысловой основой. Фамилия не имеет отношения к дворянским родам: её носители — потомки крестьян или посадских людей, получивших фамилию по уличному прозвищу предка.