Фамилия Полтарина — женская форма, а её основа — мужская фамилия Полтарин. В русской традиции фамилии на -ин образовывались от основ, оканчивающихся на -а или -я, и чаще всего указывали на принадлежность: «чей?» — «Полтарин», то есть сын или потомок Полтары.

Ключ к разгадке — прозвище Полтара. В старину так могли называть человека невысокого роста, намекая на «полтора» — нечто неполное, усечённое. В северных и сибирских говорах «полтара» означало «полтора», а в переносном смысле — «недоросль», «коротышка». Вероятно, прозвище дали либо за малый рост, либо за необычную стать.

Менее очевидная, но возможная версия — связь с топонимом Полтара (например, река или урочище). Однако географических объектов с таким названием в старых источниках почти нет, поэтому версия с прозвищем выглядит убедительнее. Фамилия Полтарин — редкая, её очаг, скорее всего, находился на Русском Севере или в Поволжье, где диалектная лексика сохраняла слово «полтара» дольше.

Формант -ин типичен для русских фамилий, образованных от прозвищ и имён на -а. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще давали по отцу (Иван — Иванов), -ин подчёркивает прозвищное происхождение. Носители фамилии Полтарина могут считать, что их предок был человеком приметным — пусть и не в прямом смысле высоким, но запомнившимся окружающим своей внешностью или характером.