Фамилия Тоболец ведёт происхождение от названия сибирской реки Тобол, и в этом смысле она стоит в одном ряду с более частыми Иртышёвым, Енисейцевым или Амурским. Однако ударение здесь падает на последний слог, а суффикс -ец указывает на человека, связанного с местом: тоболец — житель или уроженец берегов Тобола, то есть выходец из Тобольской губернии или самого города Тобольска. В русской ономастике модель «река + -ец» закрепилась именно за переселенцами, которые получали прозвище по прежнему месту жительства, переезжая в другие регионы.

Суффикс -ец в фамилиях встречается реже, чем патронимические -ов или -ин, и чаще фиксирует не родовое имя отца, а географическую или профессиональную характеристику самого человека. Тоболец — не исключение: скорее всего, так прозвали первого носителя, когда он оказался вдали от родных мест, в центральной России или на Урале. Фамилия не получила широкого распространения, оставаясь редкой даже в Сибири, что типично для прозвищ, не перешедших в массовые крестьянские роды.

С точки зрения словообразования, фамилия сохранила исходное нарицательное значение без дополнительных суффиксов принадлежности. Если бы её формировали по стандартной модели «Тоболец + -ов», мы бы имели Тобольцева, но в реальности закрепилась более архаичная форма — прямая субстантивация прозвища. Это говорит о том, что фамилия могла оформиться в среде служилых людей или казаков, где прозвища часто переходили в фамилии без изменений.

В дореволюционных источниках Тоболец встречается спорадически, в основном в метрических книгах Тобольской и Пермской губерний. Написание фамилии устойчиво: варианты вроде Таболец или Тобольцев — скорее описки, чем самостоятельные формы. Связь с топонимом очевидна, и никакой другой корень (например, от тюркского «тобол» — «кривой») не выдерживает критики, поскольку русская фамилия образована именно по русской словообразовательной модели от уже освоенного названия.