Фамилия Тувыгина — женская форма фамилии Тувыгин, а та, в свою очередь, образована от прозвища или имени Тувыга. Это редкий случай, когда основа фамилии не имеет очевидных параллелей в современном русском языке, что делает её особенно интересной для этимолога.

Скорее всего, в основе лежит диалектное слово или искажённое звучание какого-либо имени. Наиболее правдоподобная версия связывает «Тувыгу» с тюркскими корнями, распространёнными в Поволжье и на Урале. В татарском и башкирском языках есть слово «тувык» (родственник, сородич) или «туу» (рождение). Прозвище Тувыга могло означать «родной», «рождённый здесь», то есть коренной житель. Суффикс «-ыга» в тюркских языках часто придаёт слову ласкательный или уменьшительный оттенок — так могли называть младшего в роду или позднего ребёнка.

Менее вероятна, но возможна связь с русским диалектным глаголом «тувыкать» — в некоторых говорах так называли невнятную, бормочущую речь. В этом случае прозвище Тувыга получил неразговорчивый или картавый человек. Однако эта версия слабее, так как сам глагол крайне редок и не зафиксирован в основных словарях.

По модели образования фамилия типична для русского севера и северо-востока: суффикс «-ин» указывает на принадлежность «чей?» — сын или дочь Тувыги. Встречается фамилия в основном в Кировской области и Удмуртии — регионах, где исторически смешивались русское и финно-угорское население, а также были сильны тюркские влияния. Это косвенно подтверждает «тюркскую» версию происхождения.

Сословно Тувыгины, скорее всего, были государственными или дворцовыми крестьянами. Дворянских родов с такой фамилией в исторических документах не обнаружено. Таким образом, носительница фамилии Тувыгина может с большой долей уверенности считать, что её предок получил прозвище по месту рождения или родственным связям — и это прозвище сохранилось в неизменном виде уже несколько столетий.