Фамилия Тойменева — женская форма, а в основе лежит мужская фамилия Тойменев. Она образована по самой распространённой в русском языке модели: с помощью суффикса -ев, который присоединяли к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или «й». В данном случае основа — Тоймен(ь). Суффикс указывает на принадлежность: «чей?» — Тойменев, то есть сын или потомок человека по имени или прозвищу Тоймень.

Корень фамилии — тюркский. Слово «той» в тюркских языках (татарском, башкирском, казахском) означает «праздник», «пир», «свадьба». Соответственно, «Тоймен» может быть составным именем или прозвищем: «той» + «мен», где «мен» — суффикс, указывающий на человека, причастного к чему-то. Буквально — «человек праздника», «участник пира» или «тот, кто устраивает той». В ономастике известны татарские и башкирские мужские имена с основой «Той»: Тойбай, Тойгужа, Тоймухамет. Тоймень — вероятно, уменьшительная или обиходная форма от подобного имени.

В русском языке фамилии на -ев тюркского происхождения не редкость: они появлялись, когда татары, башкиры или другие народы Поволжья переходили в православие и получали фамилии по отцу. Фамилия Тойменев могла закрепиться за крещёным татарином или башкиром, которого в миру звали Тоймень. Географически фамилия тяготеет к регионам бывшего Казанского ханства — Татарстану, Башкортостану, Оренбургской области, хотя встречается и в других местах из-за миграций.

Есть и менее вероятная, но возможная версия: связь с диалектным русским словом «тойменный» — так в некоторых говорах называли чужого, пришлого человека, странника. Но тюркский корень выглядит убедительнее, поскольку фамилия имеет чёткую параллель с тюркскими антропонимами и не фиксируется в древнерусских документах как исконная.