Фамилия Тубальцева — женская форма фамилии Тубальцев. Её основа восходит к прозвищу или нецерковному имени Тубал (или Тубаль). В русской ономастике эта фамилия стоит особняком: она образована не от распространённого имени или профессии, а от библейского антропонима.

Словообразовательная модель здесь классическая для русских фамилий: суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного) указывает на принадлежность. Тубальцев — буквально «сын Тубаля», «потомок Тубаля». Основа Тубаль — это русифицированная форма имени Тувал, которое в Библии носил один из сыновей Иафета (Бытие, 10:2). Тувал упоминается как родоначальник племени, известного обработкой металлов. В средневековой Руси библейские имена нередко использовались как мирские, некалендарные прозвища, особенно в среде книжников, духовенства или посадских людей, которые таким образом могли подчеркнуть свою грамотность или набожность.

Вероятнее всего, прозвище Тубаль дали человеку, знавшему грамоту или имевшему отношение к церковной среде. Менее правдоподобна версия о связи с ремеслом кузнеца или металлурга (по ассоциации с библейским Тувалом — «ковачом всех орудий из меди и железа»), так как в русской традиции для кузнецов существовали более прямые и распространённые прозвища (Кузнец, Коваль). Имя Тубаль — редкое, поэтому фамилия Тубальцева встречается нечасто и имеет ярко выраженную региональную привязку: по данным современных справочников, её носители в основном сосредоточены в Воронежской и Липецкой областях, что может указывать на происхождение из определённого села или семьи однодворцев.

В написании фамилии обращает на себя внимание мягкий знак в основе (Тубаль-), который сохраняется и в производных формах. Это отличает её от возможных вариантов вроде Тубалова (от имени Тубал без смягчения). Таким образом, фамилия Тубальцева — это редкий случай, когда в основе лежит библейское имя, данное не при крещении, а в качестве личного прозвища, и закрепившееся в узком локальном ареале.