Фамилия Тибильдеев — редкая и территориально привязанная. Её основа — тюркское мужское имя Тибильдей, которое в свою очередь восходит к татарскому или башкирскому слову «тибел» (толстый, полный) или к форме имени с компонентом «тимер» (железо), что в диалектах могло звучать как «тиб». Суффикс -ев указывает на русскую модель патронимического образования: Тибильдеев буквально означает «сын Тибильдея». В отличие от фамилий на -ов, здесь нет огласовки на твёрдый согласный, что типично для основ, заканчивающихся на -й.

Географически фамилия почти не встречается за пределами Волго-Уральского региона. Основные очаги — Оренбургская область, Башкортостан и Татарстан. В метрических книгах XIX века Тибильдеевы фиксировались среди тептярей и государственных крестьян — сословий, которые в Приуралье часто состояли из обрусевших татар, башкир и чувашей. Это указывает на вероятное происхождение фамилии в среде тюркоязычного населения, принявшего православие, но сохранившего дохристианские личные имена.

В ономастической литературе фамилия не описывалась подробно, но её модель полностью аналогична фамилиям Тимердеев, Тимбилеев, Тюбильдеев. Все они образованы от имён с корнем *timür (железо) или от прозвищ, связанных с внешностью. Вторая версия — от тюркского «тибе» (верблюжья колючка) — менее вероятна, так как такие прозвища редко становились основой для личных имён.

Склонение фамилии стандартное для мужского варианта: Тибильдеев, Тибильдеева, Тибильдееву. Женская форма не склоняется. Ударение, судя по произносительной традиции в регионе, падает на третий слог: Тибильде́ев. Иногда в записях XIX века встречается вариант Тибильдиев — с диалектной заменой гласного в суффиксе, но это скорее случайное колебание письма, а не самостоятельная ветвь.