Фамилия Тугульская — одна из тех, что сразу выдают географическое происхождение. Её основа — топоним, название населённого пункта, а суффикс -ск- указывает на принадлежность к месту. Такие фамилии чаще всего получали дворяне, духовенство или переселенцы, записанные по названию родового имения или места, откуда они вышли.

Конкретных сёл и деревень с названием Тугул (или Тугулы) в России несколько. Самое известное — село Тугулым в Свердловской области, но это не единственный вариант. Есть посёлок Тугул в Хабаровском крае, а также несколько урочищ с похожими названиями в Сибири. Вероятнее всего, фамилия Тугульская образована от названия одного из таких мест. Форма «Тугульская» (женский род) говорит о том, что первоначально носительницей была женщина, либо что фамилия закрепилась за семьёй в женском варианте (например, вдова или дочь священника, записанная по приходу).

Корень «тугул» может иметь тюркское происхождение. В ряде тюркских языков «тугул» означает «рождённый» или «родной», но в топонимике Сибири и Урала это слово часто связывают с названием реки или местности, где жили тюркоязычные народы. Вторая версия — от монгольского «тугул» (телёнок, детёныш), что могло стать прозвищем или названием поселения скотоводов.

Суффикс -ск- в русской ономастике типичен для фамилий, которые возникли в среде духовенства (по названиям церковных приходов) или среди служилого дворянства. В случае с Тугульской — это, скорее, вариант, связанный с духовенством: священника из села Тугулы могли записать как Тугульский, а его жену или дочь — как Тугульскую.

Фамилия редкая, в основном встречается на Урале и в Сибири, что подтверждает её топонимическую природу. В дореволюционных метрических книгах её можно найти в Пермской и Тобольской губерниях. Однокоренные фамилии — Тугулов, Тугушев, Тугульцев — образованы по другим моделям, но все они восходят к одному и тому же корню, чаще всего к названию места или прозвищу.