Фамилия Торобаев — тюркская по происхождению, образованная по модели, типичной для народов Средней Азии и Поволжья. Её основа — личное имя Торобай, которое состоит из двух частей: «торо» (от монгольского или тюркского «тору» — закон, обычай, порядок) и «бай» (богатый, хозяин, господин). Таким образом, Торобай означает «богатый законом» или «соблюдающий порядок», что могло быть как именем-пожеланием, так и прозвищем человека, почитавшего традиции.

Русский суффикс -ев в фамилии указывает на то, что она была русифицирована при фиксации в документах. В тюркских языках фамилия звучала бы как Торобаев или Торобай уулу (сын Торобая). Подобные фамилии распространены у киргизов, казахов, узбеков и татар. В русском контексте фамилия чаще всего встречается среди потомков выходцев из этих регионов, которые переселились в Россию в XIX–XX веках.

В отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имён, Торобаев сохраняет прямую связь с доисламскими и домонгольскими культурными пластами. Имя Торобай могло быть дано ребёнку как оберег: считалось, что «законный» или «правильный» человек будет защищён от бед. Встречается и вариант Торобаев с ударением на последний слог — это характерно для южных тюркских диалектов.

В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках фамилия почти не встречается, что говорит о её поздней письменной фиксации — в основном после 1917 года, когда массово оформлялись паспорта для кочевого населения. Поэтому точную географию бытования фамилии определить сложно: она рассеяна от Оренбургской области до Киргизии.

С точки зрения словообразования, фамилия Торобаев стоит в одном ряду с такими же двусоставными тюркскими фамилиями, как Ахметбаев, Исламбаев или Тулебаев. Но её корень «торо» — более редкий и архаичный, что делает фамилию ценной для историков языка: она сохранила слово, которое в современном тюркском обиходе почти вытеснено арабскими и персидскими аналогами.