Фамилия Тохтаева происходит от имени Тохтай — тюркского по происхождению, которое в свою очередь восходит к слову «тохта» со значением «стой, остановись». В прошлом такое имя могли дать ребенку, родившемуся после нескольких умерших детей: считалось, что имя-оберег остановит череду смертей и закрепит младенца в этом мире. Схожий обычай давать «останавливающие» имена известен у многих тюркских народов.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Тохтаев — буквально «сын Тохтая», а Тохтаева — женская или исходная форма, закрепившаяся за родом. По словообразовательной модели это типичная русская фамилия от тюркского корня, каких немало в Поволжье и на юге России.

Встречаются два варианта ударения: на первый слог (То́хтаева) и на второй (Тохта́ева). Первый вариант ближе к исходному тюркскому произношению, второй — результат адаптации в русской речи. В официальных документах обычно фиксируется тот вариант, который закрепился в семье.

Географически фамилия тяготеет к регионам с татарским и башкирским населением: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область. Встречается также у казахов (в форме Тохтаев), что объясняется общностью корня. В русских переписных книгах XVII века фамилия не фиксируется — скорее всего, она оформилась позже, когда у татар и башкир начали массово появляться наследственные фамилии в XIX — начале XX века.

Родственные фамилии того же корня: Тохтин, Тохтуев, Тохтаров. Все они образованы от вариантов одного имени или прозвища, но разными суффиксами. Тохтаева — одна из самых распространенных форм в этой группе.