Тотьменинов — фамилия, которая звучит как загадка, но на самом деле её разгадка лежит на поверхности, если знать географию Русского Севера. Основа фамилии — название реки или города Тотьма. Тотьма — старинный город в Вологодской области, известный с XII века, центр солеварения и мореходства. Фамилия образована по модели «название места + суффикс принадлежности». Суффикс -инов здесь вторичный, наращенный к основе Тотьменин. Первичная форма — Тотьменин, где -ин указывает на принадлежность: «сын Тотьменина» или «человек из Тотьмы». Позже, под влиянием более распространённой модели фамилий на -ов, суффикс усложнился, и появился вариант Тотьменинов.

География фамилии подтверждает эту версию. Основной ареал — Вологодская область, Архангельская область, а также места, куда переселялись поморы: Сибирь, Урал. В метрических книгах XIX века Тотьмениновы встречаются в основном среди государственных крестьян и мещан. Дворянских ветвей не зафиксировано — фамилия сугубо народная, крестьянско-посадская.

Интересная деталь: в говорах Русского Севера слово «тотьма» могло означать не только топоним, но и болотистое место, топь. Однако основная версия — именно топонимическая. Фамилия Тотьменинов стоит в одном ряду с другими «географическими» фамилиями региона: Вологжанинов, Устюжанинов, Каргополов. Отличие в том, что Тотьменинов образована не от названия жителя (тотьмич), а напрямую от названия города через форму притяжательного прилагательного.

Словообразовательная модель нечастая: двойной суффикс -ин-ов встречается реже, чем простой -ов или -ин. Это говорит о том, что фамилия могла сложиться позже, в XVII–XVIII веках, когда шёл процесс массовой фиксации фамилий и уже существующие прозвища «подгоняли» под более привычные окончания.

В написании фамилии возможны варианты: Тотьменинов и Тотьмининов. Второй вариант — результат аканья и упрощения в устной речи, но в документах чаще встречается первый, с буквой «е» в середине. Ударение падает на второй слог: Тотьме́нинов.