Фамилия Тамбаум — редкая для России и почти наверняка имеет не славянское, а немецкое или еврейское (ашкеназское) происхождение. В русском языке она выглядит как транслитерация немецкой фамилии Tambaum или Thambau(m), которая, в свою очередь, восходит к сложению двух корней: Tann- (ель, сосна) и -baum (дерево). То есть исходное значение — «еловое дерево» или просто «ель». В немецкой ономастике такие фамилии часто давали по месту жительства: человек, живший у заметной ели или в местности, называвшейся «Танбаум» (например, в лесу или у постоялого двора с такой вывеской).

Однако есть и вторая, не менее вероятная версия — еврейская. В среде ашкеназов Германии и Восточной Европы фамилии на -baum («дерево») были очень распространены: Розенбаум (розовое дерево), Гольденбаум (золотое дерево), Вайнбаум (виноградное дерево). Тамбаум могло быть топонимической фамилией от названия местечка Танн или Танна, где жила семья, с добавлением -баум для благозвучия. Или же это вариант фамилии Танненбаум (Tannenbaum — «ёлка»), сокращённый в бытовой записи. В пользу еврейского происхождения говорит и то, что в России фамилия Тамбаум встречается почти исключительно в записях XIX — начала XX века среди еврейского населения черты оседлости (Волынская, Подольская, Киевская губернии).

Словообразовательная модель проста: фамилия не имеет типичного русского суффикса (-ов, -ин, -ский), а заимствована целиком. Это так называемая «чистая основа» — немецкое сложное слово, которое попало в русскую метрическую книгу без переделки. Встречаются варианты написания: Танбаум, Тамбаум, реже Таннбаум. В дореволюционных документах могла записываться через «фиту» или латиницей.

Социальный состав носителей: судя по доступным архивным данным, Тамбаумы в Российской империи были в основном мещанами и купцами второй гильдии, реже — ремесленниками. Это не крестьянская и не дворянская фамилия. В советское время часть носителей сменила фамилию на более «русскую» — Тамбовцев, Тамбовский, Деревнин, — но некоторые сохранили исходный вариант. Сегодня Тамбаум — фамилия малочисленная; по разным оценкам, в России её носит от 50 до 150 человек, преимущественно в Москве, Санкт-Петербурге и на юге страны.