Фамилия Потофеев — один из тех случаев, когда письменная форма скрывает звучание, а звучание уводит в диалекты. Произносится она чаще всего как [Потафеев], и эта подсказка — главный ключ к её происхождению.

В основе фамилии лежит крестильное имя Потап (в полной форме — Потапий, от греческого «потамос» — речной). В русском быту имя Потап часто произносили с «ф» на конце: «Потаф». Такое замещение звука «п» на «ф» — характерная черта северных и некоторых южнорусских говоров, где губные согласные смягчались и переходили в глухие. От формы «Потаф» притяжательный суффикс «-еев» дал Потафеев, а на письме, под влиянием книжного произношения, закрепилось написание через «о» — Потофеев. То есть фамилия — это «сын Потафа», то есть Потапа.

Модель образования типична для русского ономастикона: суффикс «-ев» (после мягкого согласного «ф») указывает на принадлежность. Такие фамилии массово возникали в XV–XVII веках у крестьян, посадских людей и духовенства. Географически Потофеевы, скорее всего, происходят из регионов, где было распространено диалектное произношение «Потаф» — это северные губернии (Архангельская, Вологодская, Вятская) или Поволжье. Встречается фамилия и у старообрядцев, которые часто сохраняли архаичные звуковые формы.

Второй, менее вероятный вариант — происхождение от прозвища Потофей, которое могло быть образовано от глагола «потафать» (попадать, угождать) или от тюркского «пота» (потомок). Но в русской антропонимии такие корни не прослеживаются, и версия с именем Потап выглядит убедительнее.

В дореволюционных метрических книгах фамилия встречается нечасто, преимущественно в крестьянской среде. Среди известных носителей нет громких имён — это обычная русская фамилия, сохранившая в себе живой след народного произношения.