Фамилия Тобольцев напрямую связана с Сибирью и её главным городом на заре освоения этих земель. В основе фамилии лежит прозвище Тоболец — так в старину называли выходца из Тобольска или человека, долго жившего в тех краях. Суффикс -ец в прозвище указывал на принадлежность к месту: тоболец — тот, кто с Тобола, из Тобольска. Позже, по обычной для русских фамилий модели, от этого прозвища с помощью притяжательного суффикса -ев образовалась фамилия Тобольцев, то есть «сын Тобольца», «потомок тобольца».

Тобольск — город с богатой историей. Основанный в 1587 году, он стал вторым русским городом в Сибири после Тюмени. Уже с 1590 года Тобольск превратился в центр русской колонизации Сибири, фактически выполняя роль «столицы Сибири». Вплоть до XVIII века на географических картах Тобольск иногда обозначали просто как «город Сибирь» — настолько сильна была его связь с этим краем в сознании современников.

Название города восходит к реке Тобол, на берегах которой он стоит. Происхождение гидронима Тобол до сих пор вызывает споры. Наиболее реалистичной выглядит версия, предложенная путешественником XVIII века И. Он полагал, что в основе названия лежит имя местного хана Тоболака или название основанного им города Тобол-Тура. Эта гипотеза объясняет и происхождение речного имени, и его связь с тюркской топонимической традицией.

Прозвище Тоболец, а затем и фамилия Тобольцев, закрепились за человеком, чья жизнь была связана с этим важным сибирским городом. Предки носителей фамилии могли быть служилыми людьми, направленными в Сибирь для несения службы, торговцами, ходившими по сибирским трактам, или переселенцами, осваивавшими новые земли. В любом случае, фамилия сохранила память о географическом истоке: она указывает на человека, для которого Тобольск был родным городом или местом долгого пребывания.