Фамилия Потетенева — женская форма мужской фамилии Потетенев. Её основатель, скорее всего, получил прозвище Потетень. Это слово в русских говорах означало «потёмки», «сумерки», «темнота». Человека могли так прозвать за медлительность, нерасторопность, угрюмый нрав или, напротив, за то, что он любил работать в сумерках, когда спадала дневная жара. В некоторых диалектах «потетень» — это ещё и тень, место, куда не попадает солнце.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Потетенев — сын Потетеня. Модель образования типична для русских фамилий, возникших от прозвищ на мягкий согласный. Интересно, что в основе лежит не имя, а именно прозвище, причём довольно редкое. Встречается и вариант Потетеньев, где суффикс -ьев сохраняет исконную мягкость корня, но форма Потетенев прижилась чаще.

Фамилия встречается в основном в центральных областях России и в Поволжье. Есть версия, что корень может восходить к глаголу «потеть» (человек, который много работает, «в поте лица»), но это менее вероятно: слово «потетень» в значении «потёмки» зафиксировано в словарях, а прямое указание на трудолюбие через форму «Потенев» было бы естественнее. Скорее всего, предок носителя фамилии жил в глухой, тенистой местности или отличался характером, который ассоциировался с сумраком.

Среди однокоренных фамилий — Потёмкин, Потетюрин, Потетин. Все они образованы от схожих по звучанию прозвищ, но Потетенев стоит особняком: его основа реже встречается в документах и не имеет прямой связи с известными историческими лицами, что делает фамилию довольно редкой и трудной для точной привязки к конкретному региону или сословию.