Фамилия Толчеин относится к распространённому, но не самому частому типу русских фамилий на -ин, образованных от прозвищ или профессий. Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — «сын Толчеи» или «работник Толчеи». Основа здесь — слово «толчея».

В русских говорах у слова «толчея» несколько значений, и все они дают правдоподобные версии происхождения фамилии. Самое прямое — толчея как работа: так называли устройство для дробления руды, зерна или коры (толчея, толчейный постав). Человек, работавший на такой толчее, мог получить прозвище Толчея. В этом случае предок был мастеровым на горном или мукомольном производстве, возможно, на уральских заводах, где толчеи были обычным делом.

Второе значение — давка, сутолока, толкотня. Прозвище Толчея могли дать суетливому, беспокойному человеку, который вечно оказывается в центре событий или сам создаёт вокруг себя шум и движение. Такие прозвища по характеру — обычная практика в русской антропонимии.

Третье, более редкое значение — толчея как вид мельницы или даже рыболовная снасть (толчея — сеть для ловли рыбы в мутной воде). В южнорусских говорах «толчеёй» называли и особый вид пшённой каши.

Словообразовательная модель проста: от основы «толчеj-» (Толчея) с помощью притяжательного суффикса -ин. Фамилия Толчеин — патронимическая (по отцу), то есть сын Толчеи. Встречается она преимущественно в центральных и северных областях России, особенно в Вологодской, Архангельской и Костромской губерниях, где были распространены водяные толчеи и мельницы. Однокоренные фамилии — Толчеев, Толчков, Толчёнов — но Толчеин стоит особняком: если Толчеев образован от прилагательного «толчеев» (с суффиксом -ев), то Толчеин прямо говорит о прозвище, а не о родовом имени.

В дореволюционных переписях Толчеины нередко записаны среди крестьян и мещан, реже — среди купцов. Дворянских родов с такой фамилией нет — это фамилия трудового люда, тех, кто кормился ремеслом или работал на производстве.