Фамилия Топоолян — редкий пример, где написание сразу выдаёт нестандартную историю. Двойная «о» в корне и окончание «-ян» указывают на армянское происхождение, но с оговоркой: классическая армянская фамилия выглядела бы как Тополян (от «топол» — тополь). Удвоение «о» почти наверняка появилось при записи фамилии в русских документах — либо из-за диалектного произношения (растянутый гласный), либо как канцелярская ошибка, закрепившаяся в паспорте. Поэтому Топоолян — это не исконная форма, а русскоязычный вариант армянской фамилии.

Основа «топол» восходит к армянскому слова «топол» (тополь). В армянской ономастике фамилии от названий деревьев — обычное дело: Тер-Погосян (от «погос» — виноград), Цатурян (от «цату» — цветок). Тополян, а значит и Топоолян, — «тополевый», «относящийся к тополю». Прозвище могли дать человеку, жившему у рощи тополей, или тому, кто сажал эти деревья. В армянских сёлах тополь часто служил ориентиром на местности, поэтому фамилия могла закрепиться за целым родом, обитавшим возле приметного тополя.

Суффикс «-ян» — самый распространённый патронимический формант в армянских фамилиях, указывающий на принадлежность к роду: «из рода такого-то». В русской среде фамилии на «-ян» обычно не склоняются, что и происходит с Топоолян. Социальный слой носителей — скорее всего, крестьяне или ремесленники из западных областей исторической Армении (Западная Армения в составе Османской империи), откуда в XIX — начале XX века шла массовая миграция в Российскую империю. Встретить такую фамилию можно среди потомков армян, осевших на Кубани, в Ставрополье или в Ростовской области.

Сравнение с однокоренными армянскими фамилиями (Тополян, Тополянц) подтверждает, что Топоолян — это локальный вариант, возникший из-за особенностей русской передачи звуков. Если бы фамилия записывалась по правилам армянской орфографии, двойного «о» не было бы. Так что каждый носитель фамилии Топоолян хранит в ней след канцелярской случайности или живой речи, которая растянула гласный в названии дерева.