Фамилия Токмолаев образована от имени или прозвища Токмолай. Её основа распадается на две части: «токмо» и «лай». Первая часть — это диалектная форма слова «только», которое в старых говорах могло звучать как «токмо» или «токма». Вторая часть — «лай» — скорее всего, связана с глаголом «лаять», то есть браниться, ссориться, громко ругаться. Получается, что прозвище Токмолай могли дать человеку, который «только и делает, что лает», то есть постоянно ворчит, спорит или бранится. Это прозвище носило яркий, даже укоризненный характер, что типично для русских некалендарных имён, описывавших поведение или привычки человека.

Модель образования фамилии стандартна для русской ономастики: к основе Токмолай добавили патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность к роду. Фамилия Токмолаев буквально означает «сын Токмолая» или «потомок Токмолая». Суффикс -ев, а не -ов, объясняется тем, что основа оканчивается на мягкий согласный «й» (Токмолай → Токмолаев). Такая модель широко распространена в русских фамилиях, образованных от имён или прозвищ на -ай, -ей, -айло.

Географически фамилия редкая и встречается преимущественно в южных и центральных регионах России, а также среди старообрядческих общин, где дольше сохранялись архаичные формы речи. Слово «токмо» — характерный признак северных и сибирских говоров, что может указывать на возможное происхождение носителей фамилии из этих областей, хотя точных данных о массовом распространении нет.

В отличие от более частых фамилий, образованных от церковных имён или названий ремёсел, Токмолаев — пример «прозвищной» фамилии, построенной на бытовой характеристике. Родственные ей по модели фамилии — Токмаков (от «токмак» — колотушка), Токарев (от ремесла), но Токмолаев стоит особняком благодаря своей глагольной основе. Если сравнивать с однокоренными, то можно вспомнить фамилию Токмалаев, где основа «токма» могла означать «только». Однако в случае Токмолаев именно сочетание «токмо» и «лай» делает фамилию уникальной по смыслу.

Сословная принадлежность первых носителей фамилии не зафиксирована, но по модели образования она могла возникнуть в крестьянской или мещанской среде, где прозвища давали по поведению, а не по социальному статусу. Никаких известных исторических личностей с этой фамилией в открытых источниках не значится, что подтверждает её локальный и редкий характер.