Фамилия Толстоухова происходит от прозвища Толстоухий, которое указывало на приметную внешность родоначальника: дородного, тучного человека с большими ушами. Потомки такого человека со временем получили фамилию Толстоухов, а женская форма Толстоухова закрепилась за их дочерьми и женами.

Модель образования здесь классическая для русских фамилий: прозвище на -ий превратилось в притяжательное прилагательное с суффиксом -ов. Так на Руси отвечали на вопрос «чей ты?» — «толстоухов», то есть сын Толстоухого. Суффикс -ов в этой фамилии указывает на патронимическую основу, что типично для большинства русских родовых именований, оформившихся в XV–XVII веках.

Само прозвище составное: корень «толст-» в старом языке значил не только «полный», но и «плотный, крепкий, грубый», а «ух» — это ухо. Подобные прозвища по физическим особенностям были распространены повсеместно: рядом с Толстоухими жили Долгоуховы, Остроуховы, Белоуховы. Интересно, что в некоторых говорах «толстоухим» могли назвать не столько за размер ушей, сколько за манеру слушать невнимательно, «вполуха», — но эта версия менее вероятна, поскольку в основе фамилии лежит именно зримый, наглядный признак.

Словообразовательный ряд показывает, что прозвище Толстоухий не было оскорбительным или уничижительным. В крестьянской среде, где фамилии массово закреплялись в XIX веке после отмены крепостного права, такие имена-характеристики несли нейтрально-описательный смысл: человека запоминали по внешности, и это становилось его родовым знаком. Дородность в те времена нередко воспринималась как признак здоровья и достатка, поэтому прозвище могло даже подчеркивать основательность предка.

Встречается фамилия в разных регионах России, преимущественно в центральных и южных областях, где бытовали говоры с подобными прозвищными формами. В письменных источниках XVII века упоминаются крестьяне и посадские люди с такой фамилией, что говорит о ее давнем бытовании среди непривилегированных сословий. Дворянских родов Толстоуховых в истории не зафиксировано — это фамилия простого люда, что лишь добавляет ей исторической достоверности.

В современном написании фамилия Толстоухова сохраняет первоначальную форму без изменений, хотя в старых документах можно встретить варианты Толстоуховъ с твердым знаком на конце. Редкость фамилии объясняется тем, что прозвище Толстоухий было не таким частотным, как, скажем, Беляев или Смирнов, однако оно не исчезло и продолжает нести память о том самом человеке с большими ушами, с которого начался род.