Фамилия Туктубаев — яркий пример тюркской антропонимики на русской почве. В основе лежит сложносоставное имя Туктубай (вариант — Туктабай), которое образовано от двух корней: «тукта-» (в тюркских языках — «останавливаться», «задерживаться», «стой») и «бай» («богатый», «господин», «хозяин»). Буквально имя можно перевести как «стойкий богач» или «остановись, богач» — такие имена-пожелания были распространены у башкир, татар и казахов. Имя давали с надеждой, что ребёнок будет крепким, постоянным в достатке, или же как оберег: чтобы злые силы «остановились» перед силой рода.

Фамилия оформлена по общерусскому патронимическому суффиксу -ев, который присоединяется к основе на мягкий согласный или -й. В имени Туктубай конечный -й при склонении переходит в -ев, а не в -ов (сравните: Алтынбай → Алтынбаев). Эта модель — типичный признак того, что фамилия складывалась в среде, где русское делопроизводство адаптировало тюркские имена под свои грамматические нормы, скорее всего, в XVI–XIX веках среди служилых татар, башкир или тептярей.

Географически фамилия Туктубаев плотнее всего привязана к Южному Уралу и Зауралью: Башкортостан, Оренбургская, Челябинская области. Встречается и у казахов, но в казахской среде чаще сохраняется вариант Туктабаев с твёрдым произношением первого слога. В русских переписях XIX века носители фамилии записывались как «Туктубаевы» — с двумя «у» подряд, что отражает диалектное произношение: в башкирском языке гласный первого слога мог редуцироваться или, наоборот, усиливаться.

Интересная деталь: в некоторых говорах татарского и башкирского языков слово «тукта» имеет дополнительный оттенок «выдерживать», «терпеть». Поэтому имя Туктубай могло означать не столько богатство, сколько «выносливый хозяин» — человек, который умеет пережидать трудности и сохранять своё. Эта версия менее распространена, но ономасиологически правдоподобна, так как в основе многих тюркских имён лежат не только пожелания богатства, но и черты характера.

В отличие от фамилий на -ов/-ин, которые часто указывают на конкретного предка (сын Ивана), Туктубаев — фамилия с прозрачной семантикой: она не от отчества, а от личного имени-прозвища, которое уже несло в себе характеристику. Сословно её носители, скорее всего, относились к башкирским или татарским вотчинникам, ясачным крестьянам или казакам, а не к дворянству: в «Бархатной книге» и родословных росписях эта фамилия не встречается.