Фамилия Тайтилеуова звучит непривычно для русского уха, и это первый ключ к её происхождению. Она явно не славянская, а тюркская, скорее всего, казахская. Основа фамилии — мужское имя Тайтилеу (или Тайтілеу). Разберём эту основу по частям: «Тай» — в казахском и других тюркских языках может означать «жеребёнок» или выступать как часть личного имени со значением «крепкий», «могучий» (сравните с именем Таймас). Вторая часть — «тілеу» — переводится как «желание», «просьба», «мечта». Вместе имя Тайтилеу можно истолковать как «исполнение желания» или «заветная мечта». Это типичное для казахской ономастики сложное имя-пожелание, которое родители давали долгожданному или единственному сыну.

Окончание -ова — русский патронимический суффикс, указывающий на принадлежность. Когда в XIX–XX веках казахи входили в состав Российской империи, их фамилии часто русифицировали: к основе имени отца добавляли -ов/-ев (для мужчин) и -ова/-ева (для женщин). Таким образом, Тайтилеуова — это женская форма фамилии, буквально означающая «дочь (или жена) Тайтилеу». Мужской вариант — Тайтилеуов.

Географически фамилия, скорее всего, распространена в Казахстане, особенно в западных и южных регионах, где традиционно сильны родоплеменные имена. Встречается в написании с буквой «і» — Тайтілеуова, что точнее передаёт казахское произношение. В русских документах её могли записать и как Тайтилеуева, но вариант с «о» более распространён.

Редкость фамилии в том, что она сохранила полную, не усечённую форму сложного имени, а не превратилась в более короткое Тайлеуов или Тилеуов. Это говорит о том, что носители фамилии дорожили именем предка и не адаптировали его для удобства. Сословно предки Тайтилеуовых, скорее всего, были скотоводами или мелкими родоправителями, так как составные имена-пожелания чаще встречались в среде, где ценилась преемственность и память о родоначальнике. Встретить эту фамилию за пределами Казахстана можно в русскоязычной среде, куда она попала в результате миграций.