Фамилия Темуркаев — тюркская по происхождению, и её основа лежит в составном мужском имени Темуркай. Это имя складывается из двух значимых частей: «Темур» (в разных диалектах — Тимур, Демир), что означает «железо», и «Кай» — «крепкий», «сильный». В сумме получается «крепкое железо» — образ, который у тюркских народов был не просто похвалой, а пожеланием человеку твёрдости духа и физической выносливости, почти как у булата.

Словообразовательная модель фамилии типична для тюркских фамилий, адаптированных в русской среде: к основе Темуркай добавили русский патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного). Такую форму фамилия приобрела, когда предки носителей вошли в русскоязычное делопроизводство, чаще всего в XIX — начале XX века, при переписях и оформлении документов. До этого имя Темуркай бытовало как личное, а отчество строилось по тюркской модели — «сын Темуркая».

Имя Темуркай не стоит путать с более известным Тимуром: здесь мы видим именно двухкорневую конструкцию, которая встречается у кумыков, ногайцев, карачаевцев и балкарцев, а также у некоторых других народов Северного Кавказа и Поволжья. Первый корень, «темур», в этих языках имеет прямое значение «железо», а второй, «кай», усиливает его — «крепкий», «прочный». Подобные имена-обереги давали мальчикам, чтобы они росли несгибаемыми перед жизненными трудностями.

Вторая часть имени, «Кай», в некоторых тюркских языках также связывается с понятием «скала», «утес». Тогда имя Темуркай можно прочитать и как «железная скала» — образ не менее внушительный. Впрочем, лингвисты чаще склоняются к значению «крепкий», поскольку в сочетании с «железом» это даёт устойчивую парную формулу, характерную для древних тюркских имён.

Фамилия Темуркаев указывает на род, основатель которого носил это имя. Среди носителей фамилии сегодня встречаются представители разных национальностей, но исторически она закрепилась в среде народов, где имя Темуркай было распространено. В метрических книгах и ревизских сказках фамилия встречается в формах Темуркаев и, реже, Темиркаев — это следствие разнобоя в передаче тюркского звука «у»/«и» на письме. Оба варианта считаются равноправными, но первый, с «у», ближе к исходному произношению.

Отдельного упоминания заслуживает то, что фамилия не получила широкого распространения за пределами регионов своего бытования. Это делает её довольно редкой, а для потомков — ценной: по ней можно проследить миграцию семьи, не растворяясь в массе однофамильцев. В архивных документах фамилия фиксируется с конца XIX века, что соответствует общему времени закрепления тюркских фамилий у оседлого населения.