Фамилия Потыляко звучит на редкость говоряще, хотя её точное значение не лежит на поверхности. Сразу бросается в глаза необычный финал —ко, который в украинской и белорусской ономастике часто указывает на уменьшительно-ласкательную или прозвищную форму. В русских фамилиях такое окончание встречается реже, поэтому географию бытования стоит искать прежде всего на западе, в зоне влияния украинского и белорусского языков.

Основа фамилии — «потыл» или «потыля». В диалектах восточных славян слово «потылица» или «потылок» означало затылок, заднюю часть головы. Человек с прозвищем Потыля мог получить его за характерную форму головы, манеру держаться (ходить, задрав голову или, наоборот, опустив) либо за привычку часто потирать затылок. В говорах существовал и глагол «потылять» — идти, шатаясь или покачиваясь, что тоже могло стать основой для прозвища.

Менее вероятна, но возможна связь с профессиональной средой. В некоторых ремёслах «потылью» называли особый вид затычки, клина или накладки — например, в бондарстве или при изготовлении саней. Тогда Потыля — мастер, делавший такие детали. Однако эта версия уступает антропонимической, так как прозвища по внешности или поведению встречаются в разы чаще.

Суффикс —яко (в варианте —як) типичен для украинских фамилий и указывает на принадлежность или характерный признак: Потыляко — сын или человек Потыли. В белорусском языке похожий суффикс —як встречается реже, но тоже возможен. Таким образом, фамилия образована не от имени, а от прозвища, и её носитель — потомок человека, которого в округе знали как Потылю.

Фамилия не относится к числу распространённых. Встречается в основном на территории современной Украины (особенно в центральных и северных областях) и в прилегающих районах Беларуси. В России носители Потыляко — почти наверняка потомки переселенцев с запада. Сословная принадлежность предков могла быть любой: прозвищные фамилии на —ко давали и крестьянам, и казакам, и мещанам. Дворянских родов с такой фамилией в официальных родословных книгах не зафиксировано.