Фамилия Толмосовы — это, скорее всего, фонетический вариант более распространенной фамилии Талмасовы. Разница в написании (а/о) — типичное следствие «аканья», когда в безударной позиции звук [а] произносится как [о], и эта особенность устной речи со временем закрепилась в документах. Поэтому при поиске корней стоит иметь в виду обе формы написания.

Основа фамилии — тюркское имя Талмас. В татарском языке слово «талмас» означает «не устающий, неутомимый». Имя было пожелательным: родители нарекали так сына, надеясь, что он вырастет физически крепким, выносливым и стойким человеком, способным переносить любые тяготы. Суффикс -ов, присоединенный к имени, указывает на принадлежность: Толмосов — это «сын Талмаса», потомок человека с таким именем.

Сам факт использования имени Талмас говорит о том, что предки носителей фамилии жили в среде, где были сильны тюркские культурные традиции, — вероятно, в Поволжье, на Урале или в Сибири. Впрочем, с течением времени фамилия могла распространиться далеко за пределы первоначального ареала.

Процесс закрепления фамилии вряд ли был быстрым и однозначным. Он растянулся на столетия, и в разных семьях форма могла закрепиться по-разному: где-то писали Талмасов, где-то Толмосов. Окончательно говорить о точном времени и конкретном месте возникновения именно формы Толмосовы можно только после серьезных генеалогических изысканий, включающих работу с архивными документами, ревизскими сказками и исповедными ведомостями.