Фамилия Тошбаев — яркий пример тюркской модели образования фамилий на русской почве. Её основа — личное имя или прозвище Тошбай, которое состоит из двух частей: «тош» (в тюркских языках — камень, скала, а в переносном смысле — твёрдый, крепкий, надёжный) и «бай» (господин, богатый, хозяин). Получается, что имя Тошбай могло означать «крепкий, как камень, господин» или «каменный богач» — пожелательное имя, которое давали мальчикам, чтобы они выросли сильными и несгибаемыми.

Русский суффикс -ев (вместо более ожидаемого -ов) присоединился к основе Тошбай, адаптировав её по правилам русской грамматики: в фамилиях на -ай, -ей, -ий часто пишут -ев, а не -ов. Форма Тошбаев — это «сын Тошбая», типичная модель для фамилий, возникших в среде тюркоязычных народов, вошедших в состав Российской империи, особенно в Средней Азии, Поволжье и на Кавказе.

Географически фамилия Тошбаев чаще всего встречается в Узбекистане, а также среди народов, говорящих на кыпчакских и карлукских языках: казахов, каракалпаков, киргизов. В России её носители — потомки переселенцев из этих регионов. Сословно фамилия не указывает на аристократическое происхождение: «бай» здесь — не титул, а распространённый компонент личных имён у простых людей, обозначавший уважение к достатку или желание его.

Интересная деталь: в некоторых тюркских диалектах «тош» может означать не только «камень», но и «грудь» (как часть тела). В этом случае имя Тошбай могло иметь иное, более шутливое или прозвищное значение — «грудастый бай» или «с широкой грудью». Однако версия с «камнем» выглядит правдоподобнее: она распространена в ономастике тюркских народов, где имена с корнем «таш/тош» (камень) — одни из самых древних и устойчивых.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, такими как Ташбаев, Ташматов, Тошматов, то Тошбаев выделяется именно формой с «бай»: она подчёркивает социальный статус или пожелание благополучия. В русских документах XIX—XX веков фамилия могла записываться по-разному: Тошбаев, Ташбаев, Тошбайев — в зависимости от диалекта и слуха писаря. Современное написание закрепилось в советский период при паспортизации.