Фамилия Тохтабаев — яркий пример тюркского ономастического пласта, прочно вошедшего в русский быт через народы Средней Азии и Поволжья. Её основа — мужское личное имя Тохтабай, которое состоит из двух тюркских корней: «тохта» (стой, остановись) и «бай» (богатый, господин, хозяин). В буквальном смысле имя переводится как «остановись, богатство» или «будь стойким, как богач». Это так называемое имя-оберег: родители давали его ребёнку, чтобы злые духи или болезни «остановились» перед ним, не смогли навредить, или чтобы жизнь младенца была устойчивой и крепкой.

Модель образования фамилии — классическая для многих народов бывшего СССР. К тюркскому имени Тохтабай добавили русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного «й»). Таким образом, Тохтабаев буквально означает «сын (или потомок) Тохтабая». Фамилия закрепилась в среде, где русское делопроизводство требовало фиксации рода по отцу: у узбеков, казахов, татар, каракалпаков и других тюркоязычных народов.

Интересно, что имя-основа Тохтабай не является уникальным. В тюркской антропонимии существует целое гнездо однокоренных имён: Тохтасын, Тохтамурат, Тохтахужа. Все они строятся вокруг глагольной формы «тохта» (стой, держись). Фамилия Тохтабаев, таким образом, стоит в одном ряду с такими распространёнными фамилиями, как Тохтахужаев или Тохтасынов, но отличается именно второй частью — указанием на социальный статус («бай»). Это позволяет предположить, что предок носителя фамилии мог быть не просто свободным человеком, а относиться к зажиточной или уважаемой части общины, либо же имя было дано с пожеланием такого статуса.

Географически фамилия чаще всего встречается в Узбекистане и среди узбекской диаспоры, а также в Казахстане, Кыргызстане и Татарстане. В русском языковом пространстве она сохраняет своё исконное ударение на последнем слоге — Тохтаба́ев, хотя в разговорной речи иногда смещается на второй слог. Сословной принадлежности фамилия не указывает: её могли носить и крестьяне-земледельцы, и ремесленники, и торговцы — важно лишь, что родоначальник носил имя-пожелание стойкости и достатка.