Фамилия Татлыбаева — яркий пример тюркской фамилии, сохранившей в основе древнее личное прозвище. Она образована по стандартной для русского языка патронимической модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основам, оканчивающимся на согласный или -а. Мужская форма — Татлыбаев. Женское окончание -а указывает на принадлежность к роду, а не на пол носителя в современном паспортном смысле.

Корень фамилии составной: «татлы» и «бай». В тюркских языках (особенно в татарском, башкирском, казахском) «татлы» означает «сладкий», «приятный», «ласковый». Слово «бай» — «богач», «хозяин», «господин». В древности «бай» было не столько указанием на реальное богатство, сколько пожелательным компонентом имени: родители желали сыну благополучия. Таким образом, имя Татлыбай дословно переводится как «сладкий богач» или «приятный господин», но в переносном смысле его стоит понимать как «тот, кто сладок, как богатство» — то есть желанный, дорогой ребенок.

Фамилия распространена преимущественно среди башкир и татар. Встречается в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях. Интересная деталь: в некоторых диалектах «татлы» могло иметь оттенок «вкусный», «лакомый», что придавало имени шутливый или ласкательный оттенок. Скорее всего, первый носитель фамилии получил её от отца по имени Татлыбай — человека, которого в округе знали как добродушного, щедрого или просто любимого в семье.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые часто происходят от крестильных имён, Татлыбаева — чисто тюркская, мусульманская по происхождению. Она не связана с церковными святцами и не имеет славянского корня. Сословно её носители могли быть как рядовыми общинниками, так и представителями башкирской или татарской знати — баи, то есть зажиточные люди, нередко носили такие имена, и фамилия могла закрепиться за целым родом.