Фамилия Тохтамышь — один из самых ярких примеров того, как личное имя или прозвище, данное по историческому или легендарному персонажу, превратилось в родовое прозвание. Основа здесь прозрачна: это тюркское имя Тохтамыш, которое носил знаменитый хан Золотой Орды (конец XIV века). В переводе с тюркского «тохта» означает «стой, остановись», а «мыш» — суффикс, придающий значение «пусть останется». Имя-пожелание, распространённое у тюркских народов: «пусть он останется (в живых, в семье)», оберег от смерти.

Модель образования фамилии нестандартна для русского языка. Обычно русские фамилии образуют с помощью суффиксов (-ов, -ев, -ин), прибавляя их к основе. Здесь же фамилия застыла в форме чистого имени без добавочного суффикса — явление редкое и характерное для поздних, часто искусственных или книжных фамилий, а также для фамилий, возникших в среде крещёных татар или дворян, сохранивших «говорящее» прозвание. Это не «Тохтамышев», а именно Тохтамышь — форма, которая указывает, что основатель рода либо сам носил это имя как личное, либо получил прозвище за сходство с ханом (например, за крутой нрав или властность).

Версия о прямом родстве с ханом Тохтамышем маловероятна: его потомки, если и выжили после разгрома, носили другие фамилии или титулы. Скорее всего, фамилия возникла в среде служилых татар, перешедших на русскую службу в XV–XVII веках. Такие люди нередко брали себе «исторические» прозвища по громким именам прошлого, или же имя давалось ребёнку как оберег в татарских семьях, а позже, при крещении, закреплялось за всем родом. Географически фамилия редкая, встречается в Поволжье, на Урале и в южных регионах России, где было сильно татарское влияние.

Особенность написания — твёрдый знак на конце в дореволюционных документах (Тохтамышъ) — не меняет сути. Фамилия склоняется по правилам существительных мужского рода (Тохтамыша, Тохтамышу), что тоже редкость для русских фамилий, обычно склоняемых как прилагательные. Это дополнительно подчёркивает её иноязычное происхождение и нестандартную словообразовательную модель.