Фамилия Толшмякова — редкий случай, когда основа слова не поддаётся однозначной расшифровке с ходу. В ней нет привычного корня, указывающего на профессию или внешность, и это как раз то, что делает разбор интересным. Словообразовательная модель проста: суффикс -ов- (в женском роде -а) указывает на принадлежность — «чей?» — то есть Толшмякова — это дочь или жена Толшмяка. Мужская форма, Толшмяков, образована от прозвища или неканонического имени Толшмяк.

Ключевой вопрос: откуда взялось «Толшмяк»? Самая вероятная версия связывает его с диалектным словом «толшмяк» или «толшмак», которое в некоторых говорах Русского Севера (особенно в Архангельской и Вологодской областях) означало «толстяк», «увалень», «грузный человек». Прозвище давали по комплекции — полному, плотному мужчине. Суффикс -як (-ак) в русских прозвищах типичен: ср. Гуляк, Добряк, Косак. В этом случае фамилия Толшмякова — из разряда «характеристических», по внешнему признаку предка.

Есть и другая, менее очевидная гипотеза: основа могла быть связана с глаголом «толшить» (устаревшее — «делать толстым», «набивать») или с существительным «толща». Но тогда форма была бы скорее Толщин или Толстов. Вариант с -мяк выглядит как народное, «отяжелённое» произношение — от «толстый» через «толшой» (диалектное) к «толшмяк». Слабость этой версии в том, что она не объясняет, зачем понадобился дополнительный суффикс -мяк, если уже есть «толстяк». Поэтому первая версия — от прямого прозвища Толшмяк — убедительнее.

Географически фамилия тяготеет к северным и северо-восточным регионам России. В переписях XVII–XVIII веков Толшмяковы встречаются среди крестьян и посадских людей Вятской губернии (современная Кировская область) и в Заонежье. Это косвенно подтверждает версию о северном диалектном слове. Официальное закрепление фамилии, скорее всего, произошло в XIX веке при введении всеобщей паспортизации.

С точки зрения социального статуса, носители фамилии в массе своей — бывшие государственные или монастырские крестьяне. Дворянских родов Толшмяковых в «Бархатной книге» и других родословных сборниках нет. Фамилия осталась в нижних сословиях, что типично для прозвищ, данных по внешности, а не по службе или вотчине.