Фамилия Толстолитко — яркий пример украинской модели образования фамилий, которая сразу выдает географию своего происхождения. Суффикс -ко (в белорусском и украинском варианте часто -енко, -ко) указывает на то, что перед нами потомок человека, носившего прозвище Толстолит. В украинской ономастике такие фамилии на -ко массово формировались в XVI–XVII веках, особенно среди казачества и крестьянства Левобережной Украины.

Основа фамилии — прозвище Толстолит. Оно сложное: первая часть — прилагательное «толстый» (в значении «полный», «упитанный»), вторая — существительное «литко». Слово «литко» в украинских говорах имеет два основных значения. Первое — уменьшительное от «лит» (год), то есть «литко» — «годовалый ребёнок» или «однолеток». Второе, более вероятное в контексте прозвища, — диалектное название литки (или литко) — так в некоторых регионах Украины называли линьку (период смены шерсти у животных) или самого зверя в период линьки. Однако есть и более прозаичная версия: «литко» могло быть вариантом слова «литва» (народ) или просто искажённым «лицо» (тогда Толстолит — «толстое лицо»), но это менее убедительно.

Самый правдоподобный вариант: прозвище Толстолит дали человеку по внешнему признаку — полному, упитанному телосложению, причём с оттенком «годовалый» или «крепкий, как годовалый зверёк». В народной среде такие прозвища часто были шутливыми или ироничными, но не обидными: толстый, здоровый детёныш. Со временем прозвище закрепилось за родом, и потомков стали называть Толстолитко — то есть «маленький Толстолит» или «сын Толстолита».

Фамилия редкая, в современных справочниках встречается эпизодически. Основной ареал — центральные и восточные области Украины (Полтавщина, Черкащина, Сумщина), откуда она могла мигрировать в южные регионы России и на Кубань. В дворянских родословных книгах Толстолитко не фиксируется: фамилия однозначно крестьянская или казачья, без приставок и окончаний, характерных для шляхты. По данным переписей XIX века, носители фамилии числились в основном государственными крестьянами и казаками.