Фамилия Толенова — женская форма фамилии Толенов, и её разбор стоит начать с модели образования. В русской традиции фамилии на -ов/-ев типичны для большинства населения, но в данном случае основа неочевидна. Скорее всего, перед нами фамилия тюркского происхождения, распространённая у народов Поволжья, Урала или Центральной Азии. Корень «толен» может восходить к тюркскому слову «төлен» (толен) — «плата», «возмещение», «выкуп». В таком случае прозвище Толен давали человеку, который занимался сбором податей, выкупом пленных или же сам был выкуплен. Альтернативная версия связывает основу с личным именем Толен — вариантом имени Толеген (от тюркского «толе» — «желание», «мечта»), что означало «долгожданный ребёнок». В казахской и башкирской среде такие имена были распространены.

Если рассматривать фамилию в рамках русской ономастики, суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — Толенов, то есть сын или потомок Толена. Это классическая патронимическая модель, где основой послужило не календарное имя, а тюркское прозвище или личное имя. Географически фамилия Толенова встречается в Оренбургской области, Башкортостане, Татарстане и Казахстане — регионах, где веками взаимодействовали русские и тюркские народы. В дореволюционных документах, например, в метрических книгах Оренбургской губернии, можно найти упоминания казаков или крестьян с этой фамилией, что говорит о её бытовании в разных сословиях.

Отдельного внимания заслуживает редкий для русской фамилии корень. В отличие от более частых Иванов или Кузнецов, Толенов не имеет очевидной славянской этимологии. Это подчёркивает, что предки носителя фамилии, вероятно, были тюркоязычными, но влились в русскоязычную среду, приняв фамилию по отцу. Сравнение с однокоренными фамилиями вроде Толеновских или Толенцевых показывает, что вариант Толенов — самый лаконичный и распространённый. Таким образом, фамилия Толенова несёт в себе память о тюркском происхождении и, скорее всего, связана с прозвищем, данным за особую роль в общине или за долгожданное рождение.