Фамилия Цолоева происходит от прозвища Цоло, и почти наверняка в его основе лежит географическое название, а не личное имя. Самая убедительная версия связывает прозвище с селением Цола в Чечне. Предок, получивший прозвище Цоло, скорее всего, родился в этом ауле или подолгу там жил, а за ним закрепилось указание на место. Сам топоним Цола выводят из чеченского слова «цола» — балка, то есть овраг или лощина. Такое имя могли дать селению, расположенному в низине или у ущелья, что типично для горной местности.

Есть и вторая, менее распространенная трактовка. Она отталкивается от лезгинского слова «цол», которое переводится как «стена». Если принять эту версию, прозвище указывало бы не на природный объект, а на каменную кладку или укрепление, то есть на жителя города или крепости. Однако эта гипотеза выглядит слабее: для чеченской и ингушской ономастики естественнее связывать родовое прозвище с близким чеченским топонимом, чем искать лезгинские параллели. Лингвистически обе версии возможны, но первая правдоподобнее из-за прямого указания на конкретное селение в Чечне.

Словообразовательная модель здесь простая и прозрачная. Прозвище Цоло послужило основой, к которой добавили типичный для русских фамилий суффикс -ев, а затем родовое окончание -а. Так образовалась форма Цолоева, закрепившаяся за потомками человека по прозвищу Цоло. Подобный путь — от прозвища к фамилии через притяжательный суффикс — один из самых массовых в русской традиции, и он нередко накладывался на нерусские имена и прозвища народов Кавказа.

Фамилия бытует в среде вайнахских народов, и это подтверждается документальными источниками. В Книге памяти Чеченской Республики внесен Цолоев Батарбек Мухтарович, родившийся в 1944 году. В Книге памяти Республики Ингушетия упоминается Цолоев Магомет Ховдиевич. Эти записи не дают полной родословной, но показывают, что фамилия была распространена в регионе в XX веке и что ее носители попадали в официальные реестры.

Точное время возникновения фамилии установить сложно. Массовое закрепление фамилий у горских народов происходило позже, чем в центральной России, часто уже в советский период, когда паспортизация требовала фиксированной формы. Поэтому говорить о древнем происхождении рода Цолоевых можно лишь условно. Скорее всего, прозвище Цоло существовало задолго до того, как его превратили в фамилию, и передавалось по мужской линии, пока не закрепилось в документах. Для серьезной реконструкции родословной нужны генеалогические изыскания: изучение метрических книг, ревизских сказок и семейных преданий, которые у вайнахских народов традиционно играли важную роль.