Фамилия Пусторнакова — один из вариантов широко распространённого семейства фамилий, ведущих начало от названия местечка Пастернаки. Этот населённый пункт находился в Дисненском уезде Виленской губернии, на территории современной Беларуси. Предок, носивший фамилию Пусторнаков, скорее всего, был выходцем из этих мест, и прозвище «пусторнак» закрепилось за ним как указание на родину, а уже от прозвища по обычной русской модели образовалась фамилия с суффиксом -ов: Пусторнаков, а для женщины — Пусторнакова.

Родственные формы — Постернак, Постарнак, Постерняк, Пустарнак, Пастерняк, Пастырнак — встречаются в документах на обширной территории от западных губерний до Сибири, куда переселенцы увозили свои прозвища. Такое варьирование гласных в первом слоге (а/о/у) типично для белорусского и украинского произношения, где безударные звуки редуцируются и смешиваются. Поэтому написание «Пусторнакова» — не искажение, а естественная фонетическая запись того, как фамилия звучала в живой речи.

Версия о происхождении от названия овоща пастернак выглядит менее правдоподобной. Хотя прозвища по растениям в крестьянской среде бытовали, в данном случае топонимический источник подкрепляется конкретным географическим фактом: селение с названием Пастернаки действительно существовало, и фамилии, образованные от названий деревень, в этом регионе встречаются сплошь и рядом. Примеры экзотических «растительных» фамилий, которые иногда приводят для сравнения, — вроде Вейценбаум («пшеничное дерево») или Цигенбаум («козье дерево») — относятся к еврейской традиции искусственного фамильного творчества, когда фамилии сочиняли сознательно, часто из немецких корней. К русским крестьянским фамилиям, которые складывались стихийно, этот опыт неприменим.

Интересно, что фамилия Пусторнакова сохранила архаичную форму: суффикс -ов здесь присоединён к основе, оканчивающейся на заднеязычный [к], и при склонении этот звук чередуется: Пусторнаков — Пусторнакова. Это стандартная модель, но сам корень из-за фонетических сдвигов отошёл от исходного «Пастернак» настолько, что носители фамилии часто не подозревают о связи с белорусским местечком. Сегодня фамилия встречается редко, и каждая семья, носящая её, хранит память о предке, который когда-то покинул родные Пастернаки и унёс с собой название своей малой родины.