Фамилия Потоловская — женская форма от Потоловский, и её происхождение почти наверняка связано с географическим названием. В русской ономастике фамилии на -ский/-цкий чаще всего указывают на выходцев из определённой местности или владельцев поместья. Основа «Потолов-» ведёт к топониму вроде Потолово, Потоловка или Потолов. Такие названия встречаются в Беларуси и на западе России, в частности в Могилёвской и Смоленской областях.

Корень «потол-» может быть связан со словом «потолок», но в данном случае это, скорее, искажённое или диалектное «потолова» — так в некоторых говорах называли пастбище, выгон, луг. Вторая версия: от личного имени или прозвища Потол, которое могло образоваться от глагола «потолочить» — вытаптывать, мять. Тогда Потоловский — потомок человека по прозвищу Потол, но модель на -ский для прозвищных фамилий менее типична, чем для дворянских или шляхетских.

В польской ономастике фамилии на -owski (ср. Potolowski) также указывают на владельческий статус. Если предки были мещанами или крестьянами, фамилия могла закрепиться за ними по названию деревни, откуда их приписали к помещику. Носители фамилии Потоловская в XIX веке фиксируются в основном в западных губерниях Российской империи — Витебской, Минской, а также у переселенцев в Сибирь.

Суффикс -ск- указывает на принадлежность к месту, и это одна из самых прозрачных моделей: «тот, кто из Потолова». В отличие от фамилий на -ов/-ин, здесь нет значения «чей сын» или «чей работник», а есть территориальная отсылка. Споров о корне немного: основная версия — топонимическая, и она же самая правдоподобная.