Фамилия Тулохонова — редкий случай, когда географический корень перевешивает антропонимический. Вопреки ожиданию, её основа — не тюркское личное имя, а топоним: река Тулохонова (она же Тулохон, Тулохона) в Иркутской области, на северо-западном побережье Байкала. Фамилия, скорее всего, образована по принципу «житель с такой-то реки»: человека, переселившегося с берегов Тулохоновой, прозвали Тулохон, а его потомки получили фамилию с русским суффиксом -ов/-ев, характерным для «географических» фамилий. Женская форма Тулохонова — естественное склонение от мужской Тулохонов.

Модель словообразования здесь необычна: основа «Тулохон» сама по себе содержит суффикс -он, типичный для эвенкийских и бурятских гидронимов (сравните с реками Чулон, Олон). В эвенкийском языке -хон — уменьшительный суффикс, так что «Тулохон» может означать «маленькая Тула» (от названия реки Тула). Таким образом, фамилия дважды «уменьшительная»: сначала в эвенкийском, потом через русскую адаптацию.

География бытования фамилии подтверждает эту версию. Тулохоновы встречаются почти исключительно в Иркутской области и Бурятии — в зоне расселения эвенков и русских старожилов Сибири. В других регионах России фамилия практически не фиксируется, что говорит о её локальном, «гнездовом» происхождении.

Есть и альтернативная, но менее убедительная гипотеза: от бурятского мужского имени Тулохон (возможно, от «тула» — «колчан»). Однако отсутствие распространённости фамилии в Бурятии за пределами байкальского побережья и прямая связь с гидронимом делают «речную» версию основной.

О сословной принадлежности Тулохоновых судить трудно: в Сибири XVII–XIX веков границы между казаками, крестьянами и «промышленными» людьми были размыты. Ясно одно: предки носителя фамилии жили на берегах Байкала, у реки, чьё название сохранило эвенкийскую речь, и получили фамилию не от отца, а от места — что для русской ономастики редкость.