Фамилия Тобатаев — редкая и географически привязанная, скорее всего, к Северному Кавказу или Поволжью. Её основа — личное имя или прозвище Тобатай, которое, в свою очередь, восходит к тюркскому или монгольскому корню. В тюркских языках «тоба» (или «тобо») может означать «куча», «холм», «насыпь», а в переносном смысле — «крепкий», «основательный». Аффикс «-тай» в тюркских именах (как в Алтай, Калтай) часто указывает на обладание качеством: Тобатай — «холмистый» или «крепкий, как курган». В монгольских языках есть слово «тоб» — «меткий», «прямой», так что Тобатай могло быть прозвищем меткого стрелка или справедливого человека.

Суффикс «-ев» в фамилии указывает на русскую модель образования от тюркской основы. Это типично для фамилий, которые появились у народов, вошедших в состав Российской империи: татар, башкир, ногайцев, кумыков или казахов. Фамилия Тобатаев могла возникнуть в среде служилых татар или казачьих родов, где тюркские имена адаптировали под русские патронимы. Примечательно, что в отличие от более частых фамилий на «-ов» или «-ин», вариант с «-аев» (через «а») встречается реже и характерен для южных и восточных регионов.

Правдоподобная версия: предок носителя фамилии был известен как Тобатай — либо по месту жительства у холма или кургана, либо по характеру (основательный, меткий). Слабая альтернатива — связь с этнонимом «тоба» (табгачи), древним племенем, но это маловероятно для фамилии, сформировавшейся не ранее XVI–XVII веков. Сословно Тобатаевы могли быть как крестьянами, так и казаками или мелкими дворянами, но точных данных о массовом распространении фамилии нет — она остаётся локальной и малочисленной.