Фамилия Поталей — одна из тех, что заставляет задуматься о происхождении сразу. В ней нет привычного русского суффикса -ов или -ин, а окончание -ей наводит на мысль о западнославянском или украинском следе. Чаще всего такие фамилии образовывались от прозвищ или профессий, и Поталей здесь не исключение.

Разобрать фамилию можно от глагола «поталить» — в южнорусских и украинских говорах это значило «потворствовать», «потакать», «баловать». Прозвище Поталей могли дать человеку уступчивому, мягкому, тому, кто не перечил и шёл на поводу. Вторая версия, менее вероятная, но возможная — от слова «потолок» или «поталь» (тонкие листы металла для позолоты). Тогда Поталей — это мастер, работавший с поталью, то есть позолотчик. Однако в украинском языке есть и слово «потала» в значении «судьба», «участь», что тоже могло стать основой для прозвища.

Модель образования типична для украинских и белорусских фамилий: основа глагола или существительного плюс суффикс -ей (как Маковей, Кощей). По сути, это патроним или прозвище, которое закрепилось за родом без дополнительного русского суффикса. В польском языке аналогичная форма дала бы фамилию Potalej с тем же значением.

Географически фамилия тяготеет к западу: встречается на Волыни, в Подолье, а также среди белорусов. В России она редкая, и если попались Поталеи в центральных областях, скорее всего, это потомки переселенцев с Украины или из Беларуси. В дореволюционных списках фамилия почти не фиксируется, что говорит о её преимущественно крестьянском или мещанском происхождении — без привязки к дворянству.

Ударение, судя по аналогии с другими фамилиями на -ей, скорее падает на последний слог: Поталéй. Но в бытовой речи могли смещать ударение на первый слог, особенно в русскоязычной среде.