Фамилия Полтавчук образована по типичной для западных регионов модели: основа плюс суффикс -чук. Этот суффикс в украинской, белорусской и польской ономастике указывал на сына, ученика или младшего родственника человека, названного в основе. Иначе говоря, Полтавчук — это «сын Полтавца» или «потомок того, кто родом из Полтавы».

Основа фамилии — топоним Полтава. Это значит, что предок носителя фамилии либо родился в Полтаве, либо переехал оттуда и получил прозвище Полтавец. Позже это прозвище закрепилось за его детьми в форме Полтавчук. География фамилии подтверждает эту версию: Полтавчуки чаще всего встречаются в центральной и западной Украине, а также в приграничных областях России и Беларуси — именно там, куда в XVII–XIX веках активно переселялись выходцы с Левобережной Украины.

Интересная деталь: в отличие от фамилий на -енко (Полтавенко), которые распространены шире на востоке Украины, суффикс -чук характерен для Волыни, Подолья и Полесья. То есть фамилия Полтавчук указывает не только на полтавские корни предка, но и на то, что его потомки жили или закрепились именно в западных землях, где эта словообразовательная модель была основной.

Менее вероятная, но возможная версия: прозвище могло относиться не к городу, а к реке Полтавка или к урочищу с таким названием. Однако в любом случае основа остаётся географической. Сословного барьера фамилия не имела — её могли получить и казаки, и крестьяне, и мещане, переселившиеся из Полтавщины. Прямых документальных свидетельств о первом носителе нет, но модель образования и ареал бытования надёжно выводят фамилию из топонимического прозвища.