Фамилия Толуева — это женская форма фамилии Толуев, и её происхождение тесно связано с мужским прозвищем или именем Толуй. Сама фамилия образована по стандартной для русских фамилий модели: к основе «Толу» добавлен суффикс принадлежности -ев (вариант -ов после мягкого согласного), указывающий на то, что родоначальника звали Толуй, а его дети стали Толуевыми. В центре внимания — основа «Толуй», которая может быть как древним личным именем, так и прозвищем.

Вероятнее всего, корень фамилии восходит к тюркским языкам. Слово «толуй» (или «толу» в некоторых диалектах) означает «полный», «сытый», «обильный». В древнетюркской антропонимике такие имена давали с пожеланием благополучия, достатка и здоровья. Известно, что у монгольских и тюркских народов имя Толуй (Толу) было распространено: так, например, звали младшего сына Чингисхана, Толуя (Тули). Однако в русской среде фамилия Толуев — это не прямое заимствование из монгольской истории, а скорее результат ассимиляции тюркского прозвища в крестьянской или служилой среде. Прозвище Толуй могли дать человеку с крепким телосложением, сытому и спокойному, или же, наоборот, в ироничном смысле — тому, кто постоянно жаловался на голод.

Регионально фамилия Толуева встречается редко, что делает её интересной для локализации. По данным современных исследований, основная часть носителей сосредоточена в Поволжье, особенно в Татарстане и соседних областях, а также на Урале. Это указывает на то, что предки Толуевых, скорее всего, происходили из тюркоязычных народов (татары, башкиры, чуваши) или из русских, долго живших в смешанной среде и перенявших прозвище. Суффикс -ев, а не -ин, типичен для фамилий, образованных от основ на -й, поэтому форма Толуева не должна вводить в заблуждение: это чисто русское словообразование на базе иноязычного корня.

С точки зрения социального контекста, фамилия Толуевых вряд ли принадлежала дворянскому роду. В исторических документах, вроде переписей и ревизских сказок, такие фамилии чаще встречаются среди государственных крестьян, ясачных людей (нерусских народов, плативших дань) или однодворцев. Если попытаться представить предка по фамилии Толуев, это мог быть татарин-мурза или башкир, перешедший на русскую службу, или же русский крестьянин, получивший прозвище от соседей-тюрок. Единой версии нет, но связь с тюркским миром кажется наиболее обоснованной.