Фамилия Толченинова — женская форма от мужской фамилии Толченинов, но в бытовом употреблении её часто воспринимают как самостоятельную. Корень здесь — «толчен-», и это сразу указывает на ремесленное или бытовое прозвище. В основе лежит глагол «толочь»: толчениной в старину называли толокно, то есть муку из поджаренного овса, которую не мололи, а толкли в ступе. Человек, изготовлявший толокно или торговавший им, мог получить прозвище Толченин или Толченый. Словообразование простое: к прозвищу на -ин добавили стандартный патронимический суффикс -ов, получилась фамилия Толченинов — «сын Толченина». Форма на -ова возникла позже, по модели «жена/дочь Толченинова».

Интересно, что фамилия Толченинов встречается в документах XVII века. Например, в переписных книгах Вятки и Перми Великой упоминаются крестьяне с этой фамилией — регион, где толокно было повседневной пищей. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные образования от названий продуктов (Толоконников, Толченников) относятся к «профессиональным»: предок мог быть не только производителем толокна, но и тем, кто его толок в ступе на заказ. Вторая версия, менее вероятная, — отчество от топонима Толчено (гипотетическое село с таким названием), но документальных подтверждений этому нет.

Суффикс -ин- в основе Толченин- редок для отчеств от прозвищ с суффиксом -ен- (сравните: Толченый → Толченин). Это указывает на древность формы: в XV–XVI веках такие модели были типичны для северных и восточных земель Московского государства. Носитель фамилии Толченинова, скорее всего, происходит из крестьянской или посадской среды, где ремесло передавалось по наследству. Географически фамилия сегодня встречается в основном в Поволжье и на Урале, что подтверждает её севернорусское происхождение. В отличие от более частых Толоконниковых и Толкуновых, Толчениновы сохранили более архаичный вариант прозвища.