Фамилия Тоданова — женская форма, а её мужской вариант — Тоданов. В основе фамилии лежит имя или прозвище Тодан, которое, скорее всего, имеет тюркские корни. В ряде тюркских языков, например в татарском или башкирском, «тодан» может означать «сытый», «насытившийся». Прозвище Тодан могли дать человеку крепкого телосложения, упитанному, либо, напротив, в ироничном смысле — тому, кто постоянно голоден и не может насытиться. Впрочем, не исключено, что в основе лежит диалектное слово, связанное с бытом или характером.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий тюркского происхождения: к основе Тодан прибавляется суффикс -ов (в женском роде -ова), что буквально означает «принадлежащий Тодану». Такая модель была распространена в среде служилых людей, казачества и крестьянства Поволжья и Урала, где тюркские имена и прозвища активно входили в русскую ономастику. Фамилия Тоданов (Тоданова) могла возникнуть в XVI–XVII веках в районах смешанного русско-татарского населения, например в Казанской или Оренбургской губерниях.

Менее вероятна, но возможна версия, что Тодан — это вариант крестильного имени Федот или Фаддей в местном произношении. Однако в таком случае фамилия скорее приняла бы форму Тоданов (от Тодан) с тем же суффиксом, но с иной этимологией — от сокращённой формы христианского имени. Эта гипотеза слабее, потому что в русских говорах переход «Ф» в «Т» нехарактерен для личных имён, а для тюркских заимствований — вполне обычен.

Сегодня фамилия Тоданова встречается в основном в Поволжье, на Урале и в Западной Сибири, что подтверждает её вероятную связь с татарскими и башкирскими корнями. Встречается она нечасто, но стабильно, что указывает на компактное происхождение от одного или нескольких родоначальников.