Фамилия Телембаева — женская форма фамилии Телембаев, и ее разумно начинать с разбора мужского варианта, так как именно он несет основную смысловую нагрузку. Это тюркская по происхождению фамилия, образованная по русской модели с патронимическим суффиксом -ев. Основа фамилии — тюркское мужское личное имя Телембай. Оно, в свою очередь, составное: первая часть, «телем», восходит к слову «телеу» или «телем» — так называлось одно из крупных казахских племен, входящее в Младший жуз. Вторая часть, «бай», в тюркских языках означает «богач», «хозяин», «господин», а в именах часто выступает как пожелание богатства и могущества или как указание на состоятельность.

Таким образом, имя Телембай буквально означает «богач (или хозяин) из рода Телеу». Это указывает на родовую принадлежность предка: он был из племени телеу, и его имя закрепилось за потомками. Фамилия фиксирует не профессию, а этническую или племенную идентичность основателя рода.

По модели образования фамилия типична для тюркских народов, которые в XIX–XX веках, особенно после вхождения в состав Российской империи, активно русифицировали свои имена и прозвища, добавляя русские суффиксы. Суффикс -ев (вместо -ов) здесь появился по фонетическим причинам: после мягкой основы «Телембай» суффикс -ов дал бы неблагозвучное «Телембаёв», поэтому закрепился вариант на -ев.

Географически фамилия Телембаева наиболее вероятна в среде казахов, особенно в западных и центральных регионах Казахстана, где исторически кочевало племя телеу. В России она встречается редко, в основном у потомков переселенцев из Средней Азии. Сословно предки носителей фамилии, скорее всего, были скотоводами-кочевниками, но после реформ могли становиться оседлыми крестьянами или торговцами.

Споров о происхождении фамилии почти нет — тюркская основа прозрачна, а связь с племенем телеу подтверждается ономастическими данными. Фамилия не является ни древней (она сложилась не раньше XIX века), ни слишком распространенной, но хорошо сохраняет память о родовых корнях.