Фамилия Товстых, на первый взгляд, звучит как что-то «толстое», и это прямое указание на её происхождение. Она относится к типично русским фамилиям на -ых, которые закрепились в северных и центральных губерниях России, а также в Сибири. Такая модель образования фамилии — от прилагательного во множественном числе родительного падежа — отвечала на вопрос «чьи?» и означала принадлежность целому роду или дому. Товстых — это буквально «из семьи Толстого» или «те, кто живут у Толстого». Подобные фамилии чаще всего встречались у крестьян и мещан, реже — у духовенства, и фиксировали прозвище главы семейства.

Основа фамилии — прилагательное «толстый» в его старой, диалектной форме «товстый». В русских говорах, особенно южнорусских и украинских, замена «л» на «в» (так называемое «л» епентетическое) давала такие варианты, как «товстый» вместо «толстый». Прозвище Толстой (или Товстый) в старину давали не столько за полноту, сколько за дородность, силу, основательность, а иногда и за упрямство. В боярской среде прозвище Толстой известно с XIV века, но крестьянская фамилия Товстых с этим корнем не имеет с ними прямого родства — это народная, бытовая ономастика.

Интересно, что фамилия Товстых стоит в одном ряду с более распространёнными Толстых и Толстовыми, но отличается именно фонетическим обликом. Если Толстых — это «окающая» северная норма, то Товстых — «акающая» южная или западнорусская черта, близкая к украинскому языку. Поэтому носители фамилии Товстых, скорее всего, происходят из регионов, где говорили «товстый»: это могут быть Курская, Орловская, Воронежская губернии, а также земли бывшего Черниговского княжества.

Встречается фамилия нечасто, что делает её ценной для локальной истории. Поскольку фамилии на -ых почти не склоняются и застыли в форме родительного падежа множественного числа, они хорошо сохраняют старую диалектную речь. Предок носителя фамилии Товстых, вероятно, был крепким хозяином или ремесленником, которого за стать или нрав окрестили Товстым, и это прозвище перешло на весь его род.