Фамилия Потроваева — редкий случай, когда написание подсказывает путь к разгадке. В ней отчётливо слышится не «потрова», а «потрав» — корень, связанный с порчей угодий. В русских говорах «потрава» означала уничтожение посевов скотом, вытаптывание лугов или потраву сенокосов. Человек, получивший прозвище Потрава, мог быть крестьянином, чей скот регулярно забредал на чужие поля, или, напротив, пострадавшим от такого бедствия. Но не исключён и более прозаичный вариант: в некоторых регионах «потравой» называли пастуха, который не уследил за стадом, или судебного пристава, взимавшего штрафы за потраву.

Суффикс «-ева» однозначно указывает на принадлежность: Потроваева — это «дочь (или жена) Потровая». Сама мужская форма Потровай, скорее всего, возникла из прозвища Потрава через замену окончания по модели «Сокол — Соколов», но с сохранением народного произношения «о» вместо «а» в корне (потрова вместо потрава). Такая замена характерна для северных и сибирских говоров, где аканье не было распространено, и слово «потрава» звучало как «потрова».

В ономастике фамилия не упоминается в широко известных словарях — это говорит о её локальном бытовании. Скорее всего, она закрепилась в каком-то одном регионе, возможно, в бывших владениях Строгановых на Урале или в старообрядческих поселениях Сибири, где подобные «говорящие» прозвища сохранялись дольше. Интересно, что однокоренные фамилии Потрахов, Потравнов встречаются чаще, а вот Потроваева — почти уникальна.

Сословно предки Потроваевых, вероятнее всего, были государственными или помещичьими крестьянами, реже — однодворцами. Прозвище Потрава не несло в себе насмешки: в крестьянском быту оно было рабочим термином, и человек мог получить его за реальный случай потравы, который запомнили соседи. Со временем прозвище стало фамилией, закрепив за родом память о хозяйственном конфликте или о пастушьем ремесле.