Фамилия Тухбатулина — женская форма фамилии Тухбатулин, и её разумнее рассматривать в мужском варианте, так как основа и история от этого не меняются. Это типичная тюркская, скорее всего татарская или башкирская, фамилия, образованная по арабо-персидской модели.

В основе лежит составное мужское имя Тухбатулла (Тухфатулла). Оно распадается на две части: «тухбат» (искажённое «тухфа») — в переводе с арабского «дар», «подарок», и «улла» (Аллах). В сумме имя означает «дар Аллаха», «Божий дар». Это очень распространённый тип мусульманских имён, где человека называют через его отношение к Всевышнему. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Тухбатулин буквально — «сын Тухбатуллы», «из рода Тухбатуллы». В русском языке этот суффикс закрепился как стандартный патронимический показатель для фамилий на согласный и -а, аналогично фамилиям Пушкин или Гагарин.

Интересная деталь: в татарской среде фамилии на -ин нередко фиксировали не только отчество, но и прозвище отца. Если у предка было имя Тухбатулла, его дети автоматически становились Тухбатуллиными. Со временем, при переходе в русскую паспортную систему, двойное «л» в суффиксе могло упроститься до одного (Тухбатулин вместо Тухбатуллин), что и дало современный вариант. Встречаются обе формы, но Тухбатулин — более русифицированная.

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область. Встречается она и среди касимовских татар. Сословно предки носителя фамилии чаще всего были крестьянами или мещанами, но имя «Божий дар» мог дать и мулла, и простой верующий — это не указывает на знатность, а лишь на религиозность семьи. В дореволюционных метрических книгах фамилия фиксировалась как Тухбатуллин, что подтверждает её исходную форму с двойным «л».