Фамилия Толбаева — женская форма фамилии Толбаев, и её происхождение стоит искать в мужском прозвище или имени, лёгшем в основу. В русской ономастике это довольно редкий случай: суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?»), но корень «Толб-» не имеет очевидных славянских параллелей. Наиболее правдоподобная версия связывает фамилию с тюркскими корнями: в татарском, башкирском или казахском языках существует слово «толба» или близкие по звучанию основы, означающие «терпеливый», «выносливый» либо «насыщенный» (от «толу» — полный, обильный). В таком случае Толбаев — это потомок человека, получившего прозвище за стойкость характера или за достаток.

Менее распространённая, но не лишённая смысла гипотеза — связь с монгольским «толбо» (узел, связка) или с бурятским именем Толба, которое могло даваться ребёнку как оберег. В этом случае фамилия могла возникнуть в среде бурят или калмыков, где подобные антропонимы встречаются до сих пор. Спорной выглядит версия о происхождении от русского диалектного «толба» (толпа, гурьба) — она слабо подтверждена источниками, хотя полностью исключать её нельзя: в некоторых говорах «толба» фиксировалась как «шумное сборище», и прозвище Толба мог получить крикливый или общительный человек.

Географически фамилия Толбаева чаще всего встречается в Поволжье (Татарстан, Башкортостан) и в Сибири, что косвенно подтверждает её тюркскую или монгольскую природу. В дореволюционных переписях носители фамилии, как правило, числились государственными крестьянами или мещанами, то есть не относились к дворянству. Словообразовательная модель проста: суффикс -ев присоединён к основе Толба-, которая могла быть как полным именем, так и усечённой формой более длинного тюркского имени (например, Толбай — «богатый» или «полный»). В любом случае, Толбаевы — это потомки человека, чьё прозвище или имя было связано с понятиями полноты, силы или терпения.