Фамилия Тайтулеев — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В ней нет привычного для русского уха корня, зато есть характерный тюркский след, указывающий на регион бытования и возможное занятие предков.

Словообразовательная модель фамилии проста: основа Тайтулей + русский патронимический суффикс -ев. Этот суффикс присоединяли к основам, оканчивающимся на согласный или -й, когда фамилию давали по отцу: «чей сын?» — Тайтулеев. Суффикс -ев, а не -ин, указывает на то, что основа не оканчивалась на -а/-я, что типично для фамилий, образованных от тюркских имён и прозвищ.

Самая вероятная версия — происхождение от тюркского имени или прозвища Тайтулей. Разложим его на части: «тай» (жеребёнок, а в переносном смысле — молодой, резвый) и «тулей» (вариант имени Туляй, которое восходит к слову «толы» — полный, достаточный, или к «тул» — толмач, переводчик). Таким образом, Тайтулей могло означать «жеребёнок-толмач» (прозвище бойкого переводчика) или «полный жеребёнок» (упитанный, крепкий юноша). В тюркской ономастике распространены составные имена, где первая часть — животное или возрастная характеристика, а вторая — качество.

Вторая, менее вероятная версия, связывает фамилию с географическим названием. В Казахстане и Киргизии есть топонимы Тайтулей (например, урочище или зимовка). В таком случае фамилия могла образоваться от прозвища человека, выходца из этих мест: «Тайтулеев» — «тот, кто из Тайтулея». Однако для фамилий на -ев такая модель встречается реже, чем прямая патронимическая.

Географически фамилия Тайтулеев, судя по скудным данным, встречается в основном у казахов, реже у киргизов и башкир, прошедших русификацию фамилий в XIX — начале XX века. Это значит, что предки носителя фамилии, скорее всего, были кочевниками-скотоводами, охотниками или, если верна вторая гипотеза, жителями одного из аулов с названием Тайтулей. Сословно — это, вероятно, выходцы из тюркских родов, которые при получении фамилии взяли имя или прозвище отца.

В русском языке фамилия не склоняется по падежам, если принадлежит женщине, и склоняется как притяжательное прилагательное, если принадлежит мужчине (Тайтулеева, Тайтулееву).