Фамилия Тогимбаев — яркий пример тюркской модели образования фамилий, типичной для Казахстана и сопредельных регионов. Её основа — личное имя Тогимбай, которое состоит из двух корней: «тогым» и «бай».

Слово «тогым» (или «тогын») в тюркских языках имеет несколько значений, но чаще всего его связывают с понятиями «насыщение», «сытость», «довольство» или «изобилие». Вторая часть — «бай» — классический тюркский титул, означающий «богач», «господин», «хозяин», «состоятельный человек». Таким образом, имя Тогимбай можно перевести как «богатый изобилием», «сытый бай» или «довольный господин». Это имя-пожелание: родители, называя так сына, желали ему безбедной, сытой и почётной жизни.

Фамильный суффикс -ев (вместо ожидаемого -ов) указывает на фонетическую адаптацию в русском языке. Если бы фамилия оформлялась по казахской модели, она звучала бы как Тогимбайулы («сын Тогимбая»), но при записи в документах Российской империи и СССР к основе имени добавили русский патронимический суффикс -ев (реже -ов), что дало форму Тогимбаев. Такой суффикс характерен для фамилий, образованных от основ на мягкий согласный или на -й: в слове Тогимбай конечный [й] смягчил суффикс, поэтому пишем -ев, а не -ов.

Географически фамилия почти наверняка восходит к южным или западным регионам Казахстана, а также к соседним территориям Средней Азии, где распространены родовые имена с компонентом «бай». Встречаются варианты написания Тогимбаев и Токымбаев, что связано с диалектными различиями в произношении гласных в первом слоге.

В отличие от многих русских фамилий, которые закрепились за крестьянством после отмены крепостного права, фамилия Тогимбаев — относительно поздняя, она формировалась в процессе массовой паспортизации в 1920–1930-е годы. До этого носители имени Тогимбай обходились без фамилии, используя отчество по отцу. Поэтому предки с такой фамилией — это не ремесленники и не служилые люди, а кочевники-скотоводы, у которых имя отражало не профессию, а социальный статус или надежду на благополучие рода.