Фамилия Потолочин происходит от личного прозвища Потолоча, которое в старину давали предку носителя этой фамилии. Само прозвище неоднозначно, и у него есть как минимум две версии происхождения, каждая из которых рисует совершенно разный портрет человека.

Первая версия связывает прозвище со словом «потолок» — в старом значении это не просто верхняя граница комнаты, а «настилка или подшивка досок под крышей, под стропилами; дощатая стлань, нередко двойная, отделяющая низ или покои от чердака». В русских говорах бытовал и глагол «потолочить избу», то есть подшивать, подволакивать потолок. Если придерживаться этой версии, то Потолочей называли мастера-кровельщика или плотника, который занимался устройством перекрытий. Такие прозвища, указывающие на ремесло, на Руси быстро закреплялись за человеком и переходили к его детям.

Вторая версия отталкивается от глагола «потолочь» — то есть истолочь, раздробить что-то в ступе. В этом случае прозвище Потолоча мог получить человек, занятый толчением зерна, круп или других продуктов. Это тоже «профессиональное» именование, но относящееся к домашнему или мельничному труду, а не к строительству.

Какая из версий верна — сказать сложно. Обе имеют право на существование, но первая выглядит чуть убедительнее: слово «потолок» и производные от него в прозвищах встречаются чаще, чем отголоски глагола «потолочь», который в разговорной речи был менее употребителен. Однако исключать вторую нельзя: в разных регионах России прозвища могли возникать независимо и по разным поводам.

Сама фамилия образована по типичной русской модели с помощью суффикса -ин, который присоединялся к основам на -а/-я. Так, от прозвища Потолоча закономерно получилась фамилия Потолочин, означавшая «сын Потолочи». Такая модель — одна из самых древних и распространённых в русской ономастике, она встречается у фамилий, образованных от прозвищ и личных имён, оканчивающихся на гласный звук.

Интересно, что фамилия Потолочин довольно редкая и не имеет массового распространения, в отличие от однокоренных Потолов, Потолоков или Потолочных. Это говорит о том, что прозвище Потолоча было локальным, бытовавшим в узком кругу, и фамилия закрепилась лишь в одной или нескольких родственных ветвях.