Фамилия Толмачов происходит от слова «толмач» — так в древней Руси называли переводчика, устного толкователя при переговорах, в дипломатических или торговых делах. Корень слова тюркский (сравните с турецким «дилмач»), но в русском языке оно прижилось настолько, что породило и фамилию, и множество географических названий. Толмачом мог быть человек, владевший иностранными языками и служивший при княжеском или посольском дворе, — профессия редкая и уважаемая. Поскольку грамотных переводчиков было мало, фамилия не стала массовой, в отличие от ремесленных (Кузнецов, Плотников), но встречается устойчиво.

Суффикс -ов указывает на типичную модель образования русских фамилий от названий профессий или прозвищ: Толмачов — буквально «сын толмача» или «потомок толмача». Интересно, что в старых документах встречается вариант написания через «а» — Толмачав, но закрепилась форма с «о» под ударением. В некоторых говорах слово «толмач» имело и переносное значение — бойкий, речистый человек, умеющий объяснить или пересказать, поэтому нельзя исключать, что фамилию могли дать не профессиональному переводчику, а просто красноречивому соседу.

Географически фамилия Толмачов чаще всего встречается в южнорусских и центральных областях — Курской, Воронежской, Тульской, а также на Дону. Это совпадает с зонами активных торговых путей и контактов с тюркоязычными соседями, где толмачи были особенно востребованы. В отличие от фамилии Толмачёв (с «ё»), которая тоже существует, вариант Толмачов исторически более архаичен и чаще фиксируется в документах XVII–XVIII веков, когда написание через «о» было нормой.

Если сравнивать с однокоренными, то Толмачов стоит в одном ряду с Толмачёвым, Толмачом и Толмачевым — все они восходят к той же основе, но различаются суффиксами и ударением. Фамилия Толмачов — не самая распространённая, но её носители могут быть уверены: предок был человеком не из простых, владел языками или хотя бы слыл говорливым и толковым.