Фамилия Тобояков — редкая, и её разговорный облик выдаёт нерусское происхождение. Скорее всего, это русифицированная форма тюркской фамилии, которая перешла в русский язык через модель с суффиксом -ов. Основа «Тобояк» (или «Тобойак») не имеет прямого значения в русском языке, и её корни нужно искать в языках народов Поволжья, Сибири или Средней Азии.

Наиболее вероятная версия связывает фамилию с тюркским мужским именем Тобой или Тобояк. В татарском, башкирском или казахском языках основа «тобо» может означать «род», «племя», «община» или «круг». В таком случае имя Тобой (или Тобояк) могло быть прозвищем, данным человеку, который был главой рода, объединял людей или жил общинно. Суффикс -як в тюркских именах часто имеет уменьшительно-ласкательное или принадлежностное значение, то есть Тобояк — «маленький Тобой» или «принадлежащий к роду Тобо».

Менее распространённая, но возможная версия — связь с названием реки Тобол. Если предок жил на берегах Тобола, его могли прозвать Тобояком (житель Тобола). Однако такая версия менее убедительна: обычно от гидронимов образуются фамилии через суффиксы -ский или -ин (Тобольский, Тоболин), а не через -як.

Фамилия Тобояков крайне редка и встречается в основном в Западной Сибири и на Урале — в регионах, где исторически смешивались русские и тюркские народы. Носители фамилии могли быть крещёными татарами, башкирами или представителями сибирских народов, чьи имена позже были русифицированы. Сословная принадлежность, скорее всего, была крестьянской или казачьей, но точных данных об этом нет.

Словообразовательная модель фамилии проста: к основе «Тобояк» добавили русский патронимический суффикс -ов, что означает «сын Тобояка». Таким образом, фамилия Тобояков — это не прозвище по профессии или внешности, а отчество, закреплённое за потомками человека с именем Тобояк.