Фамилия Тугамбек — один из тех случаев, когда русская фамилия по форме, но абсолютно тюркская по корням. Её основа — мужское имя Тугамбек, которое в свою очередь сложено из двух частей. Первая часть «туган» в тюркских языках означает «рождённый», «родной», «родственник». Вторая часть «бек» — это древний титул, обозначающий князя, господина или предводителя. В буквальном смысле имя Тугамбек можно перевести как «рождённый быть беком» или «прирождённый господин». Это типичное составное имя-пожелание, которое давали мальчикам в знатных или просто амбициозных семьях, желая им высокого положения.

С точки зрения словообразования фамилия Тугамбек стоит особняком. В русском языке подавляющее большинство фамилий образуется с помощью суффиксов (-ов, -ев, -ин, -ский). Здесь же фамилия представляет собой «застывшую» форму полного имени без какого-либо оформляющего суффикса. Такая модель — прямое заимствование основы — характерна для фамилий тюркского происхождения, которые вошли в русский обиход сравнительно поздно, в XIX–XX веках, или бытовали в среде, где русская паспортная система ещё не навязала обязательного суффиксального оформления.

Географически фамилия Тугамбек, скорее всего, привязана к регионам, где исторически жили тюркские народы: Поволжье (татары, башкиры), Казахстан, Средняя Азия или Северный Кавказ. Встречаемость фамилии в России невысока, что говорит о её локальном характере. Носители фамилии — потомки людей, носивших личное имя Тугамбек, которое со временем закрепилось за родом. Сословная принадлежность предков могла быть разной: от сельских общинников до мелких степных аристократов, но само имя указывает на то, что в роду ценили идею благородства и лидерства.