Фамилия Тотамбаева женская, мужской вариант — Тотамбаев. Её основа — тюркское личное имя Тотамбай, которое встречается у казахов, киргизов, узбеков и каракалпаков. Имя составное: первая часть «тот» восходит к древнетюркскому слову со значением «насыщаться», «удовлетворяться», в переносном смысле — «довольный», «счастливый». Вторая часть «бай» — традиционный компонент многих восточных имён, означающий «богатый», «хозяин», а в древности — «глава рода». Таким образом, Тотамбай — это «довольный господин» или «богатый счастливец», имя-пожелание, которое должно было принести носителю благополучие и довольство жизнью.

Суффикс -ев (в исходной форме Тотамбаев) указывает на русскую адаптацию фамилии: это типичный патронимический суффикс, который в русской среде прикрепляли к тюркским именам в XVIII–XIX веках. В казахском языке аналогичная фамилия звучала бы как Тотамбайұлы («сын Тотамбая»), но при записи в российских документах форму привели к привычному для канцелярий виду — с окончанием -ев. Поэтому Тотамбаева — это не просто фамилия, а маркер контакта двух культур: тюркское родовое имя оформили по русской модели.

Фамилия распространена преимущественно в Казахстане, особенно в Южно-Казахстанской и Жамбылской областях, а также среди казахов, живущих в Узбекистане. В России носители встречаются редко, в основном в Оренбургской и Астраханской областях, где исторически сложились казахские общины. Среди однокоренных вариантов — Тотамбай, Тотамбайулы, а также фамилия Тотамов, образованная от сокращённой формы того же имени.

Интересно, что имя Тотамбай не было широко распространённым — оно относится к числу редких, но устойчивых имён в казахском ономастиконе. В отличие от популярных Бердибай, Жолдасбай, Тотамбай встречается локально, что делает фамилию хорошим маркером происхождения из конкретного рода или местности. Если верить записям метрических книг XIX века, в Туркестанском крае носители этой фамилии часто были скотоводами или мелкими торговцами — то есть людьми, чей достаток прямо соответствовал смыслу имени: «довольный своим положением».