Фамилия Талбаева происходит от личного имени Талбай, которое уходит корнями в древнетюркскую языковую среду. Имя Талбай складывается из двух основ: «тал» — ива или молодое деревце, и «бай» — богатый человек, господин, хозяин. Буквально именование можно перевести как «хозяин-ива» или «богатый, как ива».

Наречение детей именами, включавшими названия растений и животных, у тюркских народов было широко распространено. Такой обычай отражал представление о том, что природа примет ребенка за своего, а вместе с именем к нему перейдут качества, приписываемые растению или дереву. Ива в этом ряду символизировала жизненную силу, гибкость и способность быстро укореняться и разрастаться — качества, которые родители хотели передать сыну. Поэтому имя Талбай стоит в одном ряду с другими «растительными» именами, распространенными у башкир, татар, казахов и других тюркоязычных народов.

Существует и вторая версия происхождения. Имя Талбай могло быть фонетическим вариантом имени Тулбай. В древнетюркском «тул» означает «полноценный, цельный, здоровый». Тогда исходное значение имени — «полноценный господин». По старому обычаю, так могли назвать мальчика, родившегося совершенно здоровым, без изъянов, чтобы закрепить это качество в его судьбе. Обе трактовки правдоподобны, но первая, с «ивой», выглядит предпочтительнее: корень «тал» широко представлен в тюркской ономастике, а переход «тул» в «тал» в разных диалектах встречается реже.

Сама фамилия Талбаева образована по стандартной русской модели: к основе Талбай добавили патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность роду. Изначально форма Талбаев означала «сын Талбая», а в женском роде — Талбаева. Такое оформление тюркских имен в русские фамилии массово происходило при взаимодействии народов, начиная с XVI–XVII веков, когда татары, башкиры и другие тюркские народы входили в состав Российского государства и переходили на русские документальные формы записи.

Фамилия встречается преимущественно в Поволжье и на Урале, где исторически жили башкиры и татары. У башкир имя Талбай фиксируется и как самостоятельное родовое имя, что делает фамилию особенно характерной для этой этнической среды. Встречаются также однокоренные фамилии Талбаев, Талбаков, Талбанов, что подтверждает живучесть основы в разных регионах.

В современных документах фамилия Талбаева не относится к числу распространенных, но и не является исчезающей. Носители живут в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также в крупных городах России, куда потомки переселились в XX веке. Точных сведений о знаменитых исторических личностях с этой фамилией нет, что типично для фамилий, которые долго оставались в крестьянской и сельской среде и не попадали на страницы хроник.