Фамилия Потыльчак напрямую связана со старинным русским словом «потылица», или «потыла», — так в старину называли затылок. Проще всего предположить, что такое прозвище дали человеку с крутым, выдающимся затылком: внешние приметы — самая частая причина появления прозвищ, и эта версия выглядит наиболее правдоподобной.

Однако у слова «потыла» есть и второе дно. Оно восходит к корню «тыл», и это открывает более широкое поле для толкований. Если копнуть глубже, Потыльчаком могли прозвать воина из «затыльного войска» — то есть из арьергарда, части, которая держалась «за тылом» основного строя, прикрывая отход или находясь в резерве. В таком случае прозвище указывало не на внешность, а на род занятий или место в военной иерархии.

Есть и третья, бытовая версия: Потыльчаком могли назвать жителя окраины села, того, кто селился «за тыном», на задворках. В этом случае слово сближается с диалектными названиями задней, дальней части поселения.

Сама фамилия образована по типичной для украинских и южнорусских земель модели: к основе «потыл» добавили уменьшительно-притяжательный суффикс «-чак», который часто указывал на сына или ученика носителя прозвища. То есть Потыльчак — буквально «сын Потыльча» или «тот, кто из рода Потыльчаков». Такая форма фамилии говорит о том, что закрепилась она скорее всего на территории современной Украины или в южных регионах России, где подобные суффиксы были распространены повсеместно.

Точных сведений о сословии или известных носителях фамилии Потыльчак в открытых источниках нет. Но по модели образования можно уверенно сказать: фамилия не дворянская и не искусственная, она выросла из живого прозвища, которое давали конкретному человеку — либо за стать, либо за службу, либо за место жительства. Какая из трёх версий верна для конкретного рода, теперь уже не установить, но все они указывают на одно: предок Потыльчаков был заметным человеком, которого окружающие выделили метким словом.