Фамилия Толстыгин образована от прозвища или дохристианского имени Толстыга, которое восходит к слову «толстый», то есть «большой в объеме, обширный в обхвате». Чаще всего так называли человека мощного телосложения или отличавшегося полнотой. Но у этого прозвища есть и вторая, менее очевидная сторона: в дохристианской традиции имя Толстыга могли дать ребёнку с пожеланием богатства и силы. Имя должно было стать оберегом: называя младенца «толстым», родители как бы программировали его на сытую, крепкую жизнь.

Суффикс «-ин» в фамилии указывает на прямую принадлежность: Толстыгин — это «сын Толстыги». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ с конечным «-а»: если основа оканчивается на согласный, к ней присоединяется «-ин», а не «-ов». Поэтому Толстыгин — это не просто потомок человека по прозвищу Толстыга, а именно его прямой наследник.

Сам корень «толст-» в прозвищах встречается довольно часто, но форма «Толстыга» с суффиксом «-ыг-» встречается реже, чем, скажем, Толстой или Толстухин. Суффикс «-ыг-» придавал слову фамильярный, бытовой оттенок, характерный для деревенской или посадской среды. Это говорит о том, что прозвище возникло в простонародной среде, где ценились физическая сила и здоровье, а полнота считалась признаком достатка, а не недостатком.

Версия о том, что Толстыга — это обережное имя, правдоподобна, но менее вероятна, чем прозвище по внешности. В русской ономастике имена-обереги типа Некрас или Немил строились по принципу «от обратного»: называли плохо, чтобы жил хорошо. Толстыга же — прямое пожелание, а не антипожелание, поэтому его чаще использовали как описательное прозвище, а не как имя. Хотя полностью исключать вторую версию нельзя: в некоторых регионах такие «прямые» пожелания тоже встречались.

Фамилия Толстыгин не относится к числу дворянских или книжных. Она закрепилась в крестьянской и мещанской среде, где прозвища передавались по наследству естественным путём. Со временем прозвище Толстыга, которое сначала могло относиться только к одному человеку, закрепилось за его детьми и внуками, а затем оформилось в фамилию. Встречается она преимущественно в центральной России и Поволжье, где такие «говорящие» прозвища были особенно распространены.

Таким образом, фамилия Толстыгин — это не просто указание на внешность предка, а отражение народного взгляда на жизнь: полнота и мощь в ней связывались с благополучием, а прозвище, данное когда-то одному человеку, стало родовым именем для его потомков.