Фамилия Посторнакова — редкий пример того, как фамилия, звучащая по-русски, хранит память о географической точке на карте бывшей Виленской губернии. Наиболее вероятное объяснение: её основа — название местечка Пастернаки Дисненского уезда. Предок, носивший эту фамилию, скорее всего, был выходцем оттуда, и фамилия закрепилась за ним как указание на место жительства. Такие фамилии ономастика относит к еврейским топонимическим: их массово присваивали в Российской империи, когда еврейскому населению предписали иметь наследственные фамилии, и люди часто брали их по названию родного города или деревни.

Существует и вторая, менее правдоподобная версия — от декоративного еврейского имени Пастернак, которое восходит к названию огородного растения, внешне похожего на петрушку. Традиция давать детям «растительные» имена действительно существовала у ашкеназских евреев, но в данном случае она проигрывает топонимической: слишком конкретна привязка к реальному селению, чтобы объяснять её случайным совпадением. К тому же форма Посторнакова с суффиксом -ова и вставным -н- легче выводится из названия Пастернаки, чем из имени Пастернак.

Родственный ряд фамилии широк: Пастернак, Посторнак, Постерняк, Пустарнак, Пастерняк, Пастырнак. Все они — вариации одного корня, которые возникали при записи фамилии в документах: писари передавали звучание на слух, а потому одна и та же основа обрастала разными суффиксами и гласными. География распространения этих фамилий в начале XX века подтверждает версию о происхождении: наибольшая концентрация приходилась на Дисненский уезд Виленской губернии, а также на Бельский уезд Гродненской, Игуменский уезд Минской, Новоград-Волынский уезд Волынской, Брацлавский и Ольгопольский уезды Подольской губерний. Такой разброс типичен для еврейских фамилий: семьи расселялись по черте оседлости, но корень оставался общим.