Фамилия Тугелов — редкий случай, когда основа, скорее всего, не славянская, а тюркская. В русских фамилиях суффикс -ов стандартно указывает на принадлежность: «чей?» — Тугелов, то есть сын или потомок человека по прозвищу Тугел. Вопрос в том, что скрывается за этим прозвищем.

Самая прямая версия ведёт к тюркскому слову «тюгел» (или «түгел») со значением «полный», «целый», «совершенный». В татарском, башкирском и казахском языках это слово может входить в состав имён как пожелание ребёнку быть здоровым, без изъяна, «полноценным». Прозвище Тугел могли дать человеку крепкого телосложения или, наоборот, с иронией — тому, кто был «неполным» (в некоторых диалектах «түгел» означает отрицание «не», «не есть»). Вторая трактовка менее вероятна, но полностью исключать её нельзя: в ономастике известны случаи, когда прозвища давали «от противного».

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически было сильное татарское или башкирское влияние, а также к казачьим областям. Встречается в Оренбуржье, на Урале и в Нижнем Поволжье. Скорее всего, предок носителя фамилии был крещёным татарином или башкиром, либо русским, перенявшим тюркское прозвище в смешанной среде. Модель образования — типично русская (суффикс -ов), что говорит о том, что фамилия оформилась уже после вхождения основы в русский язык, не раньше XVII–XVIII веков.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Тюгелев, Тюгелькин, Тугалов — показывает, что корень «тугел/тюгел» в русском быту легко искажался: «ю» могло перейти в «у» под влиянием аканья или просто при записи. Поэтому Тугелов и Тюгелев — варианты одной основы, разошедшиеся в написании в разных губерниях. В дореволюционных метриках фамилия могла писаться через «ять» или с двойным «л», что не меняет сути.

Никакой связи с дворянскими родами или известными историческими личностями у фамилии нет. Это типичная «фамилия одного корня»: её носители — потомки крестьян, казаков или мещан, получивших фамилию по прозвищу предка. В советское время фамилия не исчезла, но осталась малочисленной.