Фамилия Телимбаева — яркий пример тюркского наследия в русском ономастиконе. Её основа восходит к мужскому имени Телимбай, которое состоит из двух частей: «телим» (от арабского «талим» — «учение», «образование», «знание») и «бай» (тюркское «господин», «богач», «хозяин»). Таким образом, имя Телимбай означало «учёный господин», «богатый знаниями» или «наставник». Это составное имя — типичная для казахской, башкирской, татарской и других тюркских традиций модель, где вторая часть указывает на статус или достаток.

Фамилия образована по русской патронимической модели: к основе Телимбай добавили суффикс -ев, а окончание -а указывает на женскую линию. В исходной мужской форме фамилия звучит как Телимбаев. Такое оформление характерно для фамилий, которые возникли в XIX–XX веках при взаимодействии тюркских народов с русской административной системой. Носители фамилии — потомки человека по имени Телимбай, который, судя по смыслу имени, мог быть уважаемым учителем, муллой или просто грамотным человеком в своём ауле.

Географически фамилия Телимбаева наиболее распространена в Казахстане, а также среди башкир и татар. Встречается она и в Оренбургской, Челябинской областях России, где исторически компактно проживают тюркские народы. Интересно, что в отличие от многих фамилий на -ов, которые массово возникали от крестильных имён, эта фамилия сохраняет прямую связь с доисламским или раннеисламским именем, не утратившим прозрачной семантики.

С точки зрения словообразования, здесь мы видим редкий случай, когда суффикс -ев присоединён к основе, оканчивающейся на гласный «ай» (Телимбай → Телимба-ев). Обычно в таких ситуациях в русском языке происходит усечение конечного «й» или его замена, но здесь форма сохранена почти без изменений, что выдает относительно позднюю фиксацию фамилии в документах.