Фамилия Толомушова — редкий пример, в котором сочетаются тюркская основа и русский суффикс принадлежности. Её ядро — личное имя или прозвище Толомуш. Скорее всего, оно восходит к тюркскому слову «толы» (полный, сытый, достаточный) с добавлением аффикса -муш, который в тюркских языках часто образует причастия прошедшего времени или имена со значением «ставший, сделавшийся». Таким образом, Толомуш можно перевести примерно как «ставший полным», «достигший полноты» — в переносном смысле «уважаемый, зрелый человек».

Суффикс -ов- в фамилии указывает на типичную для русской ономастики модель «чей?» — Толомушов, то есть сын или потомок Толомуша. Форма Толомушова — женский вариант, образованный по тому же правилу. Фамилия не встречается в центральных областях России; её география тяготеет к южным регионам, где исторически был силён тюркский субстрат: Поволжье, Урал, Северный Кавказ. Встречается и у татар, и у башкир, и у русских, чьи предки жили в смешанной среде.

В отличие от многих фамилий на -ов, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), Толомушова стоит особняком: её основа не календарная, а народная, бытовая. Это значит, что первый носитель прозвища Толомуш выделялся среди окружающих — возможно, дородностью, хозяйственностью или положением в общине. Других версий происхождения, например от географического названия или профессии, не обнаружено — корень слишком прозрачен и не даёт повода для спекуляций.

Сравнение с однокоренными фамилиями вроде Толмачёв или Толстых неверно: Толомушова не имеет отношения к толмачеству (переводу) или физической полноте в прямом значении. Это самостоятельная линия, где тюркский компонент переработан русским словообразованием, но сохранил исходный смысл.