Фамилия Полтьева — женская форма фамилии Полтьев. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Полть. Слово «полть» в древнерусском языке означало «половина туши мяса, боковина». Прозвище Полть могли дать мяснику, торговцу мясом или просто крупному, плотному человеку — по аналогии с тяжелой мясной тушей. Есть и другая версия: в некоторых говорах «полтью» называли пласт, слой, половину чего-либо — например, расколотое бревно или половину поля. Тогда прозвище могло относиться к земледельцу, делившему надел, или к дровосеку.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: суффикс -ев присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный (в слове «полть» конечный звук мягкий, отсюда -ев, а не -ов). Фамилия Полтьев (и Полтьева) — относительно редкая. Она не фиксируется в массовых списках дворянских или купеческих родов, что указывает на крестьянское или мещанское происхождение. Встречается преимущественно в центральных и северных областях России, где слово «полть» сохранялось в диалектах дольше.

Стоит отличать Полтьева от похожих фамилий: Полтев (с ударением на первый слог) — более распространённый вариант, который мог образоваться от имени Полт (краткая форма от Полуэкт или Ипполит). В фамилии Полтьев — мягкий знак в корне принципиален, он указывает на прямое значение «мясная половина», а не на личное имя. Если предок носил прозвище Полть, то его потомки стали Полтьевыми, и фамилия намертво связала род с этим грубоватым, но точным бытовым образом.