Фамилия Токсомбаева — женская форма, образованная от мужской Токсомбаев. Это фамилия тюркского происхождения, скорее всего, казахская или киргизская. Основа фамилии — имя Токсомбай, которое складывается из двух частей: «токс» (или «ток») и «бай». В тюркских языках «ток» означает «сытый», а в переносном смысле — «довольный», «богатый», «обильный». Вторая часть, «бай», — это древний титул, обозначающий богатого, уважаемого человека, хозяина. Таким образом, имя Токсомбай можно перевести как «богатый достатком» или «сытый богач». Имя давали с пожеланием безбедной, благополучной жизни.

Фамилия образована по стандартной модели: к имени Токсомбай добавили русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягких и шипящих), который в тюркских фамилиях встраивается в основу. Получается Токсомбаев — «сын Токсомбая». Фамилия Токсомбаева — «дочь (или жена) Токсомбая».

Географически фамилия распространена в Казахстане и Кыргызстане, реже встречается среди башкир и татар. В русскоязычной среде её носители — потомки тех, кто переезжал в регионы России из Средней Азии или чьи предки получили фамилию при переписях в XIX–XX веках. Суффикс -ев вместо -ов указывает на то, что исходное имя оканчивалось на согласный звук «й», что типично для многих казахских имён. Сословно фамилия не была строго аристократической: «бай» в имени не обязательно означал принадлежность к знати, скорее указывал на хозяйственную самостоятельность предка.

В русском языке фамилия склоняется как обычное прилагательное женского рода: Токсомбаевой, Токсомбаеву. Ударение, вероятно, падает на последний слог — Токсомба́ева, хотя в разговорной речи возможны варианты. Встречаются варианты написания с буквой «о» после «к» (Токсомбаева) — это стандартная передача тюркского звука.