Фамилия Тюхаев образована от прозвища Тюхай, и в этом имени скрыто сразу две возможные истории предка. Первая версия связывает прозвище с глаголом «тюкать». В. И. Даль в «Толковом словаре живого великорусского языка» определяет его как «стучать, колотить, бить молоточком, киркой, отесывать камень, насекать». Если основа верна, то Тюхай — это «профессиональное» прозвище, указывающее на род занятий: так могли назвать плотника, строителя или каменотеса, чья работа сопровождалась мерным стуком инструмента. Вторая гипотеза отсылает к слову «тюха», которым в некоторых говорах называли неловкого, рассеянного человека. В этом случае прозвище отражало не ремесло, а характер: закрепившись за человеком как наиболее употребительное именование, оно со временем легло в основу фамилии.

Изначально прозвище Тюхай бытовало в устной речи, а фамилия Тюхаев закрепилась за потомками уже после того, как на Руси распространилась практика передавать семейное именование по наследству. Суффикс -ев указывает на типичную для славянских фамилий модель притяжательности: Тюхаев буквально значит «сын Тюхая». Такой способ образования характерен для огромного пласта русских фамилий, но основа здесь нечастотная, что делает фамилию заметной на фоне более распространенных «профессиональных» или «характерологических» именований.

Интересно, что прозвище Тюхай звучит и как самостоятельное имя, и как уменьшительная форма. В старину подобные имена-прозвища нередко давали не только по ремеслу или поведению, но и просто для краткого обиходного обращения. Поэтому нельзя исключать, что в основе фамилии лежит не столько точная характеристика человека, сколько бытовое прозвище, закрепившееся за ним в кругу семьи или соседей.

Безусловно, фамилия Тюхаев — самобытный памятник славянской культуры. Однако процесс формирования каждой отдельной фамилии мог быть длительным и не всегда имел привязку только к одной местности. Окончательно говорить о точном времени и месте происхождения фамилии Тюхаев можно лишь на основании серьёзных генеалогических исследований, которые позволили бы проследить, где именно впервые упоминается прозвище Тюхай и как оно распространилось по землям расселения славян.