Фамилия Тулоев — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти наверняка связано не с характером или внешностью, а с конкретным предметом — тулом. В старых русских говорах «туло» означало колчан для стрел, то есть кожаный или берестяной футляр, который носили за спиной. Прозвище Туло могли дать мастеру, делавшему колчаны, либо, реже, меткому стрелку, который не расставался с этим снаряжением. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Тулоев — сын или потомок человека по прозвищу Туло.

Интересно, что слово «туло» не было общеупотребительным в центральной России. Оно встречалось в северных и сибирских говорах, а также в древнерусском языке. Поэтому географически фамилия Тулоев, скорее всего, возникла не в Московской или Рязанской областях, а на Русском Севере, в Поволжье или в среде казачества, где охотничье и воинское снаряжение было в ходу. Встречаются варианты написания Тулаев — с заменой «о» на «а» под влиянием аканья, но исходная форма именно через «о».

С точки зрения словообразовательной модели, Тулоев стоит в одном ряду с фамилиями от названий ремесленных предметов: Ковшов (от ковш), Ножев, Топоров. Но если «нож» и «топор» — слова привычные, то «туло» уже в XVIII веке стало архаизмом, вытесненным тюркским «колчан». Это делает фамилию Тулоев своеобразным языковым «ископаемым»: она сохранила слово, которое почти исчезло из живого общения, но осталось в былинах и летописях.

Версия о происхождении от тюркского имени Тулай (означающего «полный», «сытый») менее вероятна. Во-первых, суффикс -ев в русских фамилиях от тюркских основ обычно присоединяется к формам, оканчивающимся на согласный (Тулаев, а не Тулоев). Во-вторых, для фамилии Тулоев есть прямая и прозрачная славянская параллель — слово «туло» с конкретным, «вещным» значением. Скорее всего, предки носителя этой фамилии были либо мастерами-кожевниками, либо служилыми людьми, для которых колчан был частью повседневного быта.