Фамилия Тугузбаев — яркий пример того, как географическая и этническая принадлежность предков закрепилась в родовом имени. Её основа — тюркское слово «тугуз» (тогыз), что означает «девять». В тюркской ономастике числительные нередко становились частью личных имён или прозвищ, указывая на порядок рождения, количество чего-либо или принадлежность к определённому роду. В данном случае «Тугуз» могло быть частью сложного имени-оберега или обозначать «девятый» по счёту ребёнок в семье.

Вторая часть — «бай» (богатый, хозяин, господин) — один из самых распространённых компонентов в тюркских фамилиях и именах. Он указывал на достаток, знатность или уважение. Таким образом, исходное имя Тугузбай буквально означает «девятый богач» или, что более вероятно, «богатый, как девятый» — числительное здесь могло нести сакральный или родовой смысл. У башкир, татар и казахов имя Тугузбай (Тогызбай) фиксируется в исторических документах, и именно в этой среде фамилия получила распространение.

Суффикс -ев указывает на русскую модель образования фамилий, которая была адаптирована для тюркских основ в XIX–XX веках. В отличие от фамилий на -ин, которые чаще встречаются у русских, -ев типичен для фамилий, образованных от основ на согласный или -й. В данном случае к тюркскому имени Тугузбай добавили русский патронимический суффикс, получив «сын Тугузбая» — Тугузбаев.

Географически фамилия наиболее характерна для Башкортостана, Татарстана и Оренбургской области. Встречается она и среди казахов, но с вариантом написания Тогызбаев. Носители фамилии — потомки башкирских или татарских родов, где имя Тугузбай было личным, а после введения обязательных фамилий в Российской империи закрепилось за целым родом.