Фамилия Томченкова — женская форма, а её мужской вариант Томченков. В основе фамилии лежит имя или прозвище Томча, которое образовано от крестильного имени Фома. В русской народной традиции это имя звучало как Тома, Фома, а уменьшительно-ласкательные формы дали множество фамилий: Фомин, Фомичев, Томин, Томашевский. Томча — один из таких вариантов, с характерным для южнорусских и украинских говоров окончанием «-ча».

Суффикс «-енк-» в фамилии Томченков указывает на украинское или белорусское происхождение. В этих землях фамилии на «-енко» (а затем и на «-енков» при русификации) означали «маленький» или «сын»: Томченко — сын Томчи. Когда носители переселялись в великорусские губернии, фамилию могли адаптировать под местную модель, добавив «-ов»: Томченко стал Томченковым. Таким образом, Томченкова — это потомок человека, которого в быту звали Томчей, то есть «маленьким Фомой».

Само имя Фома имеет древнееврейские корни и переводится как «близнец». Однако в народном сознании оно прочно ассоциировалось с евангельским апостолом Фомой, прозванным Неверующим. Прозвище Томча могло закрепиться за человеком сомневающимся, недоверчивым или, наоборот, за тем, кто родился в паре с близнецом. Впрочем, чаще всего это просто ласковое обиходное имя, без дополнительной смысловой нагрузки.

Географически фамилия Томченков тяготеет к Брянской, Курской, Белгородской областям, а также к восточным районам Украины — Черниговщине и Сумщине. В этих местах имя Фома в форме Тома — обычное явление, и фамилии на «-енко» здесь доминируют. Встречается Томченков и у донских казаков, что объясняется миграцией крестьян в XVIII–XIX веках.

В отличие от более распространённых Фоминых или Томиных, фамилия Томченкова — редкая. Она сохранила в себе сразу два признака: уменьшительную форму имени (Томча) и украинский патронимический суффикс. Это делает её своеобразным «диалектным» вариантом на фоне стандартных русских фамилий от того же корня.