Фамилия Толыбова — женская форма фамилии Толыбов, и её происхождение связано с тюркскими языками. В основе лежит имя или прозвище Толыб, которое можно разобрать на две части: «толы» и суффикс принадлежности «-б». В казахском и других тюркских языках слово «толы» означает «полный», «зрелый», «совершенный» или «достаточный». Суффикс «-б» характерен для древних тюркских имён и указывает на обладание качеством (сравните с именами Кутлубек, Тилеубек). Таким образом, Толыб — это человек, обладающий полнотой, зрелостью или достатком. Имя могло даваться ребёнку как пожелание благополучной, обеспеченной жизни.

Фамилия образована по русской модели с патронимическим суффиксом «-ов», который присоединялся к тюркским основам при оформлении фамилий у народов, вошедших в состав Российской империи. Это типичная ситуация для татарских, башкирских, казахских и других тюркских фамилий, которые записывались в документах на русском языке. Окончание «-а» указывает на женский род, то есть это фамилия женщины из рода Толыбовых.

Географически фамилия Толыбова встречается преимущественно в регионах с тюркским населением: в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также в Казахстане. Встречаемость невысокая, что говорит о локальном происхождении от одного или нескольких родов.

Редкость фамилии в том, что она сохранила архаичную тюркскую основу с суффиксом «-б», который в современных тюркских языках почти не используется для образования личных имён. Это отличает её от более частых фамилий на «-беков», «-баев» или «-улы». Предки носительницы фамилии, вероятно, происходили из среды, где ещё в XIX веке давали традиционные тюркские имена с глубоким смысловым наполнением, не связанные с религиозными или арабскими заимствованиями.