Фамилия Туваев образована от прозвища или имени Тувай. Её основа — тюркское слово «тува», которое в разных языках означает «род», «племя» или «собранный вместе». В башкирском и татарском языках «туу» — «рождаться», а «тува» может быть формой имени со значением «рождённый». Скорее всего, прозвище Тувай давали человеку, который происходил из рода тувинцев или имел связи с Тувой, либо же это было личное имя с пожеланием благополучного рождения.

Суффикс -ев указывает на патронимическую модель: Туваев — «сын Тувая». В русской традиции так оформляли фамилии от основ на -й, -ь или мягкий согласный. Если бы основа оканчивалась на твёрдый согласный, фамилия звучала бы как Туваов, но в реальности закрепился вариант с -ев. Такая модель типична для фамилий, возникших в среде татарских, башкирских или чувашских мурз и крестьян, переходивших в русское подданство в XVI–XVII веках.

В ономастике фамилия Туваев редкая. Она не встречается в крупных общерусских списках, но фиксируется в Поволжье и на Урале — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области. Это указывает на её региональное происхождение: предки Туваевых, вероятно, были тюркоязычными крестьянами или служилыми людьми, получившими фамилию по имени отца после введения подушной переписи.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Тувин, Туваков, Туваевский — показывает, что основа «тува» в русской антропонимии не получила широкого распространения. Это делает фамилию Туваев ценной для локальной генеалогии: её носители, скорее всего, происходят из одной узкой этнической или территориальной группы, сохранившей память о родовом имени.

Дополнительный нюанс: в некоторых говорах слово «тувай» могло означать «толстяк» или «увалень» (от диалектного «туватый» — неуклюжий), но эта версия менее правдоподобна, поскольку не подтверждается ареалом фамилии. Основной путь — от тюркского личного имени или этнонима.