Фамилия Тотубалин восходит к старинному татарскому имени Тотубали. В основе лежит составное имя, где первая часть «тоту» переводится как «держать», «ловить», «взять», а вторая — «бали» — означает «ребенок». Таким образом, имя буквально означало «взять ребенка» или «удержать дитя».

Такое имя-оберег давали не случайно. В тюркской традиции подобные имена выполняли роль своеобразного пожелания или защиты. Исследователи ономастики отмечают, что составные имена с глагольной основой встречаются в татарской среде, хотя и реже, чем привычные именования с религиозным или качественным оттенком. Вероятно, Тотубали назвали долгожданного первенца, которого родители «взяли» у судьбы после долгих лет ожидания. Либо имя закреплялось за слабым, тяжело болевшим младенцем, которого семья «удержала» от смерти — в этом случае имя служило оберегом, закрепляющим выздоровление.

Русская фамилия Тотубалин образовалась по стандартной модели присоединения суффикса -ин к основе, оканчивающейся на гласный. Такая модель типична для фамилий, возникших от личных имён восточного происхождения: достаточно вспомнить аналогичные по структуре Абдулин, Ахметшин или Багаутдинов. Суффикс -ин здесь указывает на принадлежность: «сын Тотубали» или «из рода Тотубали».

Фамилия редкая и локальная. Встречается преимущественно в регионах с историческим татарским населением и в зонах смешанного русско-тюркского проживания — в Поволжье, на Урале, в Западной Сибири. Точную географию бытования по современным справочникам проследить сложно из-за малочисленности носителей, но сам характер имени не оставляет сомнений в его восточных корнях.

Отдельного внимания заслуживает написание. Встречаются варианты Тотубалин и Тотубалиев, причём второй отражает более позднюю, книжную форму оформления фамилии от того же имени. Первый вариант — исконно русская народная адаптация, когда тюркское имя легко встроилось в русскую словообразовательную систему. Такое сосуществование форм — обычное дело для фамилий, возникших в среде крещёных татар или в русских сёлах, куда переселялись носители имени.

Известных носителей фамилии в публичном пространстве нет, что неудивительно: фамилия штучная, и её история — это история одной или нескольких семей, сохранивших память о далёком предке-тюрке.