Фамилия Тамбеев звучит нестандартно для русского уха — в ней нет привычного «-ов» или «-ин», а есть редкий для восточнославянских фамилий элемент «-еев». Такое окончание обычно указывает на основу, заканчивающуюся на мягкий согласный или «й». В данном случае корень, скорее всего, восходит к тюркскому имени или прозвищу.

Самый вероятный источник — имя Тамбей. Это составное тюркское имя, где первая часть «там» (или «тамыр») может означать «жила», «корень», а в переносном смысле — «крепкий», «основательный». Вторая часть «-бей» — это титул «бек», «господин». Таким образом, Тамбей — «крепкий господин» или «коренной бек». Имя известно у башкир, татар и других тюркских народов. Фамилия Тамбеев образована по русской модели: к основе Тамбей добавили суффикс -ев, и получилось «сын Тамбея».

В русских документах фамилия встречается редко и географически привязана к регионам, где было сильно тюркское влияние: Поволжье, Урал, южные степи. Встречаются варианты написания Тамбиев, что подтверждает колебание в передаче мягкого звука на стыке корня и суффикса. Если бы фамилия происходила от крестильного имени, она скорее звучала бы как Тамбов или Тамбиков — но Тамбеев однозначно указывает на прозвищную, нецерковную основу.

Социально предки носителей фамилии Тамбеев могли быть служилыми людьми, казаками или крестьянами, принявшими православие, но сохранившими в фамилии память о тюркском имени родоначальника. Других версий, кроме тюркской, у фамилии практически нет: попытки связать её с русским словом «тамбов» или географическим названием выглядят натянуто, так как в тамбовских говорах нет корня «тамб» в значении прозвища.