Фамилия Толымгожинова — редкий случай, когда в основе лежит не славянское, а тюркское составное имя. Чтобы понять её происхождение, нужно разобрать слово по частям: «Толым» и «Гожин». Первая часть восходит к тюркскому корню «толы» или «толым», что обычно означает «полный», «совершенный», «завершённый». Вторая часть, «Гожин», — это искажённая или диалектная форма имени «Ходжа» или «Кожа» (в арабском — «господин», «хозяин», «наставник»). В тюркских языках, особенно казахском и ногайском, звук «х» часто переходил в «г» или «к», поэтому «Ходжа» превращалось в «Гожа» или «Кожа». Таким образом, личное имя Толымгожа (или Толымкожа) означало нечто вроде «совершенный наставник» или «полный господин» — пожелательное имя, которое давали ребёнку в надежде, что он вырастет уважаемым и состоятельным человеком.

Суффикс «-ова» указывает на принадлежность: Толымгожинова — это «дочь (или жена) Толымгожина». Сама же мужская форма Толымгожин образована от имени Толымгожа по стандартной русской модели с суффиксом «-ин», который в тюркских фамилиях закрепился в XIX–XX веках, когда казахи и другие народы получали фамилии по отцу. То есть исходный носитель фамилии был сыном человека по имени Толымгожа.

Географически фамилия почти наверняка происходит из казахской или ногайской среды. В казахском ономастиконе встречаются имена с компонентом «толы» (Толыбай, Толымбек), а «Кожа» — распространённый элемент, указывающий на происхождение от святых или духовных лиц (кожа — потомок пророка или мусульманский проповедник). В сочетании Толымгожа могло быть именем, данным в честь уважаемого предка-кожи, которого считали «совершенным» в своей вере.

С точки зрения словообразования фамилия примечательна тем, что сохранила полную форму сложного имени без усечения. Многие тюркские фамилии со временем теряли вторую часть (например, Толымов вместо Толымгожин), но здесь структура осталась нетронутой. Это говорит о том, что фамилия возникла относительно поздно, уже в период массовой фиксации, когда имя записывали полностью, а не сокращали на русский манер.

Среди носителей фамилии преобладают жители Западного Казахстана (Актюбинская, Западно-Казахстанская области) и прилегающих регионов России, где historically компактно проживают казахи. Встречается она редко, и в открытых источниках почти нет упоминаний известных людей с такой фамилией — это фамилия «одного корня», не размноженная массовой миграцией.