Фамилия Нуртлеуова — женская форма фамилии Нуртлеуов, и чтобы понять её происхождение, нужно разобрать мужской вариант. Это типичная тюркская (казахская) фамилия, образованная по русской модели с помощью суффикса -ов/-ова, который в XIX–XX веках добавили к тюркским именам и прозвищам при русификации документов.

Основа фамилии — личное имя Нуртлеу (или Нуртлеу). Оно составное, из двух корней: «нур» (араб. «свет», «сияние») и «тлеу» (от казахского «тілеу» — «желание», «просьба», «мечта»). Вместе имя можно перевести как «светлое желание» или «сияющая мечта». В казахской антропонимике такие имена давали с надеждой на счастливую судьбу ребёнка, как пожелание, чтобы его жизнь была озарена удачей и исполнением заветных стремлений.

Интересная деталь: в русском написании фамилии сохранился тюркский звук «ү» (как в слове «түс»), который передаётся буквосочетанием «уе» — «Нуртлеуов». Это отличает её от более распространённых фамилий на -ов от имён вроде Нуртаев (от Нуртай) или Нуржанов (от Нуржан). Фамилия Нуртлеуова встречается преимущественно в Казахстане, особенно в западных и южных регионах, где сильна традиция составных имён с компонентом «тлеу».

Сословно предки носителей фамилии, скорее всего, были простыми кочевниками или скотоводами — имя Нуртлеу не аристократическое, а народное, распространённое среди казахов-шаруа. В советское время фамилия закрепилась окончательно, и сегодня её женская форма — Нуртлеуова — указывает на дочь или жену человека по имени Нуртлеу.