Фамилия Талтынбаев — классический пример тюркской модели образования фамилий, где к основе прибавляется русский патронимический суффикс -ев. В данном случае основа — имя или прозвище Талтынбай. Разберём её по частям: корень «талтын» и компонент «бай».

Самый вероятный источник — тюркское слово «талтын» (или «талдын») в значении «пленник», «полонённый», «взятый в плен». В тюркских языках есть глагол «тал-» — «уставать, изнемогать», от которого могли образовать имя-оберег: родители давали ребёнку имя со значением «усталый» или «пленник», чтобы отвести от него злые силы. Вторая часть, «бай», в тюркских именах означает «господин», «богач», «хозяин». Таким образом, Талтынбай — это составное имя, которое можно перевести как «богатый пленник» или «господин пленённый». Звучит парадоксально, но в тюркской ономастике такие сочетания не редкость: они могли означать, что человек родился в трудное время (например, во время набега) или же это имя-оберег, скрывающее истинный статус.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с топонимом. В Казахстане есть река Талдынка (приток Иртыша) и озеро Талдыколь, а слово «талды» означает «ивовый» (от «тал» — ива). Если основа восходит к названию местности, то Талтынбай — «хозяин ивового места». Однако для фамилий на -бай характернее антропонимическая, а не топонимическая основа.

Географически фамилия Талтынбаев тяготеет к южным регионам Казахстана и к башкирским и татарским областям России. Встречается она нечасто, и это указывает на то, что род, скорее всего, берёт начало из небольшой родовой группы. Сословно носители фамилии могли быть как кочевниками-скотоводами (если речь о казахской степи), так и оседлыми крестьянами (в случае башкир или татар). Суффикс -ев вместо -ов указывает на мягкое окончание основы — это стандартная русская адаптация тюркских фамилий на -бай.

Среди однокоренных фамилий — Талдыбаев, Талдыков, Талтыков. Они все восходят к тому же корню «тал-», но с разными аффиксами. Если Талдыбаев — «богатый ивняком», то Талтынбаев — «богатый пленник». Разница в суффиксе (-дын vs -тын) может быть диалектной или результатом разного прочтения арабской графики при записи в русские документы.