Фамилия Тухалов — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Если не брать в расчёт случайное совпадение с названием города Тухала в Эфиопии, корни её чисто русские, но разобраться с ними непросто. В основе фамилии лежит прозвище или неканоническое имя Тухало. Наиболее вероятная версия связывает его с древнерусским глаголом «тухать» — гаснуть, затихать, утихать. В говорах это слово имело и переносные значения: «тухлый» — вялый, бездеятельный, а также заплесневелый, испорченный. Соответственно, Тухалом могли прозвать человека медлительного, флегматичного либо, напротив, того, кто умел «гасить» ссоры, успокаивать других. Вторая версия, менее распространённая, возводит основу к тюркскому «тух» — знамя, бунчук, но в русской ономастике такое объяснение выглядит натяжкой: для фамилий на -ов с тюркской основой обычно характерны другие модели (например, Тухватуллин).

По словообразованию Тухалов — типичная русская фамилия с патронимическим суффиксом -ов, означающая «сын Тухала». Такая модель была основной в центральных и северных губерниях России. Географически фамилия привязана к Архангельской области и, шире, к Русскому Северу. В частности, в метрических книгах XIX века Тухаловы встречаются в Холмогорском уезде, на нижней Двине. Это не случайно: в северных говорах слово «тухать» сохранялось дольше, чем в среднерусских. Прозвища, образованные от глаголов состояния, вообще характерны для поморской среды, где человека могли назвать по заметной черте характера или поведению.

Социальный состав носителей фамилии — по преимуществу государственные крестьяне. Дворянских родов Тухаловых нет, фамилия не попала в «Бархатную книгу» или «Общий гербовник». Встречаются отдельные упоминания о Тухаловых среди духовенства, но это скорее исключение. Сравнение с однокоренными фамилиями — Тухин, Туханов, Тухлов — подтверждает, что все они образованы от одной диалектной основы и распространены преимущественно на севере и северо-востоке европейской России. Таким образом, предки современного носителя фамилии Тухалов, скорее всего, были крестьянами-поморами или жителями северных деревень, а их прозвище отражало либо спокойный нрав, либо, напротив, заметную медлительность — в зависимости от того, как смотрели на соседа.