Фамилия Полторыхина хранит память о прозвище дальнего предка — Полторыха. Это прозвище, а затем и фамилия, указывало на две возможные причины своего появления.

Чаще всего прозвище Полторыха давали человеку, чьё семейное положение было особенным. Но была и другая версия: так могли называть мужчину огромного роста — «полуторного», то есть в полтора раза выше обычного. В этом случае прозвище отражало яркую особенность телосложения. Потомки человека по прозвищу Полторыха со временем закрепили за собой фамилию — сначала в мужском роде Полторыхин, а затем и в женском — Полторыхина.

Сам корень «пол-торых» отсылает к числительному «полтора», что делает фамилию редкой и колоритной. Подобные прозвища, основанные на мере или количестве, в русской ономастике встречаются нечасто, и это выделяет фамилию среди более типичных образований от имён или профессий.

Представители рода Полторыхиных оставили след в документах разных регионов России. В Книге памяти Республики Башкирии записан Полторыхин Василий Константинович, родившийся в 1879 году в селе Троицк Мелеузовского района. В Книге памяти Алтайского края упоминается Полторыхин Иван Антонович. В Книге памяти Томской области значится Полторыхин Иван Иванович (р. 1890), проживавший в Сорокинском районе. Эти записи — не просто списки имён, а живые свидетельства того, как фамилия распространялась по стране вместе с её носителями, оседая в разных уголках России.