Фамилия Полторяк — редкий пример, где числительное стало основой прозвища, а затем и фамилии. В её основе лежит слово «полтора» или его диалектный вариант «полторя». Модель образования проста: корень «полтор-» и типичный для украинской и южнорусской ономастики суффикс «-як». Этот суффикс часто указывал на принадлежность к чему-либо или характеризовал человека по признаку: бледный — Бледняк, косой — Косяк, а тот, кто связан с числом «полтора», — Полторяк.

Самая вероятная версия происхождения — прозвище, данное человеку невысокого роста или худощавого телосложения, которого в шутку называли «полтора человека» или «полтора вершка». В крестьянской среде такие бытовые прозвища были распространены: они метко, хоть и грубовато, описывали внешность. Реже прозвище могло закрепиться за тем, кто работал за полторы доли пая или получал полторы меры зерна — то есть за батраком или подёнщиком с неполной ставкой.

Географически фамилия тяготеет к западно- и южнорусским областям, а также к Украине. Встречается в Полтавской, Черниговской и Харьковской губерниях, что подтверждается данными переписей XIX века. Украинское происхождение фамилии косвенно подтверждает и суффикс «-як»: в русском языке чаще использовали бы форму Полторов или Полторин, а «-як» типичен именно для украинской модели.

В документах фамилия фиксируется с XVIII века. Например, в ревизских сказках Переяславского полка встречаются казаки с фамилией Полторяк — это говорит о том, что предки носителей могли быть не крепостными, а свободными военными поселенцами. В XX веке фамилия не получила широкого распространения, осталась редкой, что делает её интересной для генеалогического поиска: круг однофамильцев невелик, и восстановить родословную проще, чем по массовым фамилиям.

Спорных версий немного. Иногда пытаются связать Полторяка с польским «półtora» или белорусским «паўтара», но это не меняет сути — основа везде одна. Альтернативное объяснение, что прозвище дали обладателю полуторного роста (великану), маловероятно: в народной традиции «полтора» чаще означало недостаток, а не избыток. Таким образом, фамилия Полторяк — это меткое прозвище, закрепившее за предком шутливую характеристику его роста или положения.