Полтавский переулок расположен внутри квартала, ограниченного улицами Ашхабадской, Горького, Тбилисской и Новосибирской в Октябрьском районе. Застраивается с 1950-х годов. Название утверждено решением исполкома горсовета № 370 от 30.06.1952 года. Назван в честь города Полтава, центра одноименной области Украинской ССР. В настоящее время в переулке находится 20 деревянных, кирпичных и шлакоблочных одноэтажных частных жилых домов первичной застройки.