Фамилия Потылянко — яркий пример украинской модели фамилий на -енко, которая в XVII–XVIII веках была особенно распространена в Левобережной и Слободской Украине. Суффикс -енко (в безударном положении часто переходящий в -янко) изначально указывал на сына или потомка человека, названного в основе. То есть Потылянко — это «сын Потыли» или «потомок Потылянка».

Основа фамилии — прозвище Потыля (или Потыло). Его корень, скорее всего, связан с украинским словом «потилиця» — затылок, задняя часть головы. В диалектах также встречается «потиля» — затылок, загривок. Прозвище Потыля мог получить человек с какой-то приметной особенностью затылка: например, с выпуклым или, наоборот, плоским затылком, с родимым пятном или шрамом. В народной традиции прозвища по частям тела давали без насмешки — просто как меткую бытовую характеристику.

Менее вероятная, но возможная версия связывает прозвище с глаголом «потиляти» (устар. — бить по затылку, а также — идти, шатаясь). В таком случае Потыля мог быть прозван за неуклюжую походку или за манеру ходить, покачивая головой.

По географии фамилия Потылянко тяготеет к центральным и восточным областям Украины — чаще всего встречается в Черкасской, Киевской и Полтавской областях. В Российской империи после отмены крепостного права многие носители фамилии переселялись на Кубань и в южные губернии, поэтому сейчас Потылянко можно встретить и в Краснодарском крае.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые в основном закрепились за великорусским населением, Потылянко — типичная казацкая или крестьянская фамилия Поднепровья. Сословно её носители относились к казачеству или государственным крестьянам, реже — к мещанам. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.