Фамилия Тилепов образована по самой распространённой в русском языке модели — с помощью патронимического суффикса -ов, который добавлялся к основе, обозначавшей отца. В данном случае основа — Тилеп, краткая форма от тюркского имени Тилепберген или Тилепулы. В переводе с казахского и других тюркских языков «тілеу» означает «желание», «просьба», «надежда». Имена с таким корнем часто давали мальчикам, которых долго ждали в семье или рождение которых было связано с обетом, молитвой. Полное имя Тилепберген буквально переводится как «данный по желанию» или «желанный дар».

Географически фамилия Тилепов тяготеет к регионам с преобладанием тюркоязычного населения — Казахстан, Киргизия, а также Оренбургская, Астраханская и Саратовская области России, где исторически сложились казахские и ногайские общины. В русских документах фамилия фиксируется с XIX века, когда при проведении переписей и ревизий кочевое население стали записывать по отчеству, превращая его в наследственную фамилию.

Интересная деталь: в отличие от многих тюркских фамилий на -ов, образованных от полных имён (например, Тилепбергенов), вариант Тилепов встречается реже. Это указывает на то, что предок носителя фамилии в быту звался именно сокращённо — Тилеп. Подобная модель (отсечение второй части сложного имени) характерна для регионов, где русские чиновники записывали имена на слух, упрощая длинные тюркские антропонимы.

Встречается также вариант написания Телепов, который может быть как диалектным произношением, так и самостоятельной фамилией от русского слова «телепень» (увалень, мешковатый человек). Но для фамилии Тилепов тюркская версия происхождения и основная, и бесспорная — иначе имя Тилеп не имело бы объяснения в русском языке.