Фамилия Толомбаев восходит к сложному имени Толомбай. Основой для него послужило мусульманское имя Талим, (в переводе с арабского - «учение»). Компонент «бай» часто входит в состав имен и означает («господин; богач»). Толомбаев – популярная башкирская фамилия.