Фамилия Толубеева — женская форма фамилии Толубеев. В основе, скорее всего, лежит прозвище или некалендарное имя Толубей. Разбор здесь нестандартный: в отличие от множества фамилий на -ей, образованных от крестильных имён (Матвей, Тимофей), Толубей — это чисто русское, мирское имя.

Корень «толу-» может восходить к диалектному слову «толуй» — так в некоторых говорах называли нерасторопного, вялого человека или, наоборот, увальня. Вторая часть «-бей» — типичный для древнерусских имён суффикс или окончание, не имеющее отношения к тюркскому «бей» (господин). В старину на Руси были распространены двусоставные имена с компонентом «-бей»: Добробей, Селибей, Гостобей. Толубей, вероятно, означало «тот, кто бьёт (или валит) толуя»? Скорее всего, это просто прозвище по характеру: медлительный, тяжёлый на подъём человек.

Словообразовательная модель проста: к основе Толубей добавили патронимический суффикс -ев, получив Толубеев. Окончание -а в женском варианте указывает на принадлежность женщине (жене или дочери Толубеева). Фамилия недворянская, типичная для крестьянского или посадского сословия центральной России. Географически фамилия Толубеевы встречается в основном в Поволжье и на юге — в Воронежской, Тамбовской, Саратовской областях. Встречается также вариант написания через «а» — Талубеев, что говорит о диалектном аканье.

В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные образования на -ей разбираются как продуктивная модель для прозвищных фамилий. Прямых упоминаний фамилии Толубеев в исторических документах до XVIII века почти нет, что подтверждает её позднее оформление — из прозвища в наследственную фамилию она превратилась, скорее всего, уже после отмены крепостного права.