Фамилия Токтабаев — тюркская по происхождению, и её разбор стоит начать с корня, который сразу выдаёт регион бытования: Казахстан, Киргизия, Башкортостан, Татарстан, а также северные районы Узбекистана. В основе лежит тюркское мужское имя Токтабай. Оно составное: первая часть «токта» — от глагола со значением «остановись», «стой» или «удержись», а вторая — «бай» (богатый, господин, хозяин). Имя-оберег: родители могли назвать сына Токтабаем, чтобы пожелать ему стойкости, устойчивости в жизни или чтобы «остановить» череду смертей детей в семье. Такие имена с повелительным наклонением в первой части (Турсынбай, Токтасын) — распространённая тюркская традиция.

Суффикс «-ев» в фамилии — русский патронимический формант, который добавили при оформлении фамилий в документах Российской империи, чаще всего во второй половине XIX — начале XX века. Если бы фамилия сохранила исконную тюркскую модель, она звучала бы как Токтабайулы (у казахов) или Токтабаевич (у татар). Форма на «-ев» указывает на то, что предок носителя фамилии был записан в метрики или ревизские сказки на русский лад: «Токтабаев» буквально значит «сын Токтабая».

С точки зрения социального контекста, фамилия не указывает на конкретное сословие. В степи и в сельских общинах такие патронимы получали все, независимо от знатности: от скотоводов до мулл. Однако в ономастических словарях (например, в работах А. Суперанской по тюркским фамилиям) отмечается, что фамилии на «-баев» чаще фиксируются у казахов и башкир, а у татар популярнее модель на «-ов» от имён без «бай» (Токтаров, Токташев). Это делает фамилию Токтабаев маркером именно казахской или башкирской родословной.

Встречаются варианты написания с «а» на конце основы — Токтабаев и реже Туктабаев (через «у» в первом слоге). Второй вариант характерен для башкирского или татарского произношения, где звук «о» в безударной позиции редуцируется до «у». При этом смысл имени не меняется: «тукта» в башкирском — то же «остановись». Если фамилия пишется через «о», это скорее указывает на казахскую или киргизскую среду, где гласные произносятся чётче.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Токтаров, Токтамышев, Токтасынов) показывает, что Токтабаев — одна из самых частых в своей группе, поскольку имя Токтабай было популярным оберегом.