Фамилия Товстолыткин — редкий случай, когда прозвище почти не скрывает своего значения. В её основе лежит прилагательное «толстый» и существительное «лытка» (или «лытка» в диалектном произношении). В русских говорах «лыткой» называли ногу, особенно голень или бедро. Таким образом, Товстолыткин — это буквально «сын того, у кого толстые ноги». Прозвище Товстолытка могли дать человеку с заметно полными, крепкими ногами — либо в прямом, физическом смысле, либо иронично, в качестве деревенской насмешки.

Словообразовательная модель здесь необычна. Фамилия образована не от стандартного полного прилагательного «толстый», а от его диалектного или просторечного варианта «товстый». Такая форма характерна для южнорусских и украинских говоров, где «товстый» означает то же, что и «толстый». В украинском языке слово «товстий» — нормативное, а «лытка» там же означает голень. Поэтому фамилия Товстолыткин имеет явные западнорусские или малороссийские корни — её носители, скорее всего, происходят из областей, где смешивались русские и украинские диалекты (Курская, Воронежская, Белгородская губернии или Слобожанщина).

Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Товстолыткин. Это типичная русская модель образования фамилий от прозвищ на -а/-я. Если бы фамилия формировалась в украинской среде, она, вероятно, выглядела бы как Товстолытка или Товстолытенко. Сочетание южнорусской основы с русским суффиксом говорит о том, что фамилия закрепилась уже на русской почве, среди крестьянского сословия, где подобные «говорящие» прозвища были обычным делом.

В письменных источниках фамилия встречается крайне редко. Она не фигурирует в списках дворянских родов и не связана с известными историческими личностями. Это типичная «прозвищная» фамилия, которая могла возникнуть в XVIII–XIX веках в среде однодворцев или государственных крестьян. Сейчас носители Товстолыткины рассеяны по России, но наибольшая концентрация, по косвенным данным, сохраняется в Центральном Черноземье.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Толстоногов, Толстопятов, Толстобров) подтверждает, что перед нами — архаичное, почти утраченное «говорящее» прозвище. В современном языке слово «лытка» ушло из активного употребления, и фамилия воспринимается как нечто забавное или непонятное. Однако для этимолога она — наглядный пример того, как внешность человека могла на века закрепиться в его родовом имени.