Фамилия Талмакулов — редкая, но с прозрачной внутренней формой. Она явно восходит к личному имени или прозвищу Талмакул. Разберём эту основу по частям.

Первая часть, «талма», скорее всего, связана с тюркским глаголом «талмак» — «уставать, изнемогать» или, в переносном смысле, «терпеть, выносить». В некоторых тюркских языках есть и слово «талма» в значении «усталость, изнурение». Вторая часть — «кул» — это широко распространённый в тюркской ономастике компонент, означающий «раб, слуга» (в контексте имён — «раб божий»). Таким образом, имя Талмакул можно истолковать как «уставший раб» или «терпеливый слуга». Однако это не бытовое прозвище, а скорее имя-оберег: давая ребёнку такое имя, родители как бы отводили от него сглаз и болезни, показывая высшим силам, что он и так уже «изнурён».

Фамилия образована по стандартной для тюркских народов модели: к основе Талмакул добавился русский патронимический суффикс -ов, который закрепился в документах в XIX–XX веках. Первоначально Талмакулов — это «сын Талмакула». Фамилия могла возникнуть в среде казахов, башкир, татар или других тюркоязычных народов, где были распространены составные имена с компонентом «кул».

Встречаются также варианты написания — Талмакулов и Талмакулов (с ударением, как правило, на последнем слоге). Встречаемость фамилии невысока, что говорит о её локальном происхождении, возможно, от конкретного родоначальника в одном из аулов или деревень. Сословно предки носителя фамилии, скорее всего, относились к крестьянству или казачеству — в среде дворянства и духовенства такие «говорящие» имена с уничижительным оттенком не приживались.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Талмакулов стоит в одном ряду с Талмачевым (от «талмач» — переводчик, толмач) или Талмасовым, но по смыслу он ближе к именам-оберегам вроде Базаркулов или Сатыбалды.