Фамилия Толтасынов — редкий пример, где основа читается не сразу, а после разбора суффикса. В ней выделяется тюркский суффикс -сын, который в казахском и других тюркских языках образует имена со значением «сын такого-то» или указывает на принадлежность. Получается: Толтас + ын + ов. Русский патронимический суффикс -ов добавили позже, при оформлении фамилии в русской среде, и он дублирует значение: «сын» и так уже заложен в основе.

Корень «Толтас» — это, скорее всего, личное имя или прозвище. В тюркских языках «толтас» может восходить к слову «толтыру» (наполнять, дополнять) или к «толы» (полный, целый). В таком случае имя давали ребёнку, которого ждали как «полноту семьи», или же человеку с крепким телосложением. Вторая версия — связь с «талтас» (каменная плита, твёрдый камень), что могло стать прозвищем упрямого, несгибаемого человека.

Географически фамилия тяготеет к северо-западу Казахстана и прилегающим областям России — Оренбургской, Астраханской, где исторически жили казахи и татары. Встречается она и у башкир. В русских документах фамилия могла фиксироваться по-разному: Толтасынов, Толтасинов, реже Толтасов — путаница возникала из-за неочевидного суффикса.

Сословно предки Толтасыновых, судя по типу фамилии, относились к казачеству или крестьянству, реже — к мелкому чиновничеству. Окончание на -ов не дворянское, а массовое, народное. Каких-либо широко известных исторических носителей фамилии нет, что неудивительно: она локальная и немногочисленная.

Словообразовательная модель здесь двойная: сначала тюркское имя с суффиксом -сын, потом русское оформление. Такие «гибридные» фамилии — живое свидетельство контакта культур: тюркская основа сохранила смысл, а русский суффикс сделал её привычной для документов.