Фамилия Токсонбаев — тюркская по происхождению, и её разбор стоит начать с корня, а не с суффикса, потому что именно основа несёт главную смысловую нагрузку. В основе лежит мужское имя Токсонбай, которое состоит из двух частей: «токсон» и «бай». «Токсон» в тюркских языках (особенно в киргизском и казахском) означает «девяносто». Числительное в имени указывает не на возраст, а на порядок рождения или на пожелание долгой жизни — девяносто лет считалось почтенным возрастом. Вторая часть, «бай», переводится как «богач», «господин», «хозяин»; в составе имён она выражала пожелание богатства и статуса. Таким образом, имя Токсонбай буквально значило «богатый, как девяносто» или «девяностолетний богач» — метафора долголетия и достатка.

Фамилия образована по русской модели: к основе Токсонбай добавили патронимический суффикс -ев, который в XIX–XX веках закрепился за многими тюркскими фамилиями при переходе на русскую документацию. Суффикс -ев, а не -ов, появился из-за мягкого звука «й» на конце основы: после него по правилам русского языка пишется «е». В самой фамилии ударение, скорее всего, падает на последний слог — Токсонба́ев, хотя в устной речи возможны варианты.

Географически фамилия тяготеет к Центральной Азии: она распространена среди киргизов, казахов и отчасти узбеков. В Киргизии имя Токсонбай встречается как личное имя, и фамилия Токсонбаев там не редкость. В России она редкая, встречается в основном в среде мигрантов или потомков выходцев из Средней Азии. Сословно носители относились к простым кочевникам или земледельцам — «бай» в имени не указывал на реальное богатство, а был пожелательным элементом. В ономастических справочниках, например в работах В. Никонова по тюркским фамилиям, такая модель (числительное + бай + русский суффикс) описывается как типичная для поздних фамилий, возникших в период русификации документов в Туркестане.

Спорных версий у фамилии немного. Редко встречается попытка связать «токсон» с арабским «таксин» («улучшение») — это маловероятно, так как арабские корни нехарактерны для киргизской антропонимии, а звуковой переход не объясним. Основная версия — числительное — подтверждается и параллельными именами вроде Жетибай (семь + бай), Кыркбай (сорок + бай), которые строятся по тому же принципу. Если коротко: Токсонбаев — это «сын того, кому желали жить до девяноста и быть богатым».