Фамилия Толибшаев — редкий случай в русском ономастиконе. Её корни уходят в Среднюю Азию, а конкретнее — в таджикскую и узбекскую языковую среду. Основа фамилии — мужское имя Толиб, которое восходит к арабскому «толиб» (طالب) — «ищущий», «стремящийся», «учащийся». В исламской культуре это имя часто давали в надежде, что сын будет тянуться к знаниям, станет образованным человеком. Второй компонент — «шах» (в форме «ша» перед суффиксом) — персидский титул «шах» (господин, правитель). Сложносоставное имя Толибшах означает что-то вроде «господин ищущих» или «владыка стремящихся» — звучит торжественно, но в быту могло быть просто пожеланием удачи и высокого положения.

Русский суффикс -ев (вместо -ов после мягкого согласного) присоединился к основе Толибша-, образовав фамилию по стандартной модели «имя отца + суффикс принадлежности». То есть Толибшаев — буквально «сын Толибшаха» или «потомок Толибшаха». Фамилия могла закрепиться в среде таджиков, узбеков или тюркизированных групп, которые в XIX—XX веках переселялись в европейскую часть России или получали русские паспорта. В самой Средней Азии подобные фамилии с суффиксом -ев нередко возникали при советской паспортизации, когда арабские и персидские имена адаптировали под русскую грамматику.

Географически Толибшаев встречается в основном в Таджикистане, Узбекистане и среди диаспор в России. В русских переписях и телефонных справочниках фамилия крайне редка — можно насчитать не больше нескольких десятков носителей. Однофамильцы, если они есть, почти наверняка связаны общим происхождением из одного региона, возможно, из Ферганской долины или Согдийской области.

С точки зрения словообразования фамилия интересна тем, что сохраняет двойную восточную основу (арабское имя + персидский титул) и получает чисто русское окончание. Это типичный пример того, как в XIX—XX веках происходила русификация нерусских имен: корень остался чужим, а «фамильный хвост» стал своим. Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Толибов, Толибходжаев, Талибов — вариант Толибшаев выделяется именно шахским компонентом, который указывает на более высокий или поэтический строй исходного имени.