Фамилия Тлемахов — редкая и, скорее всего, имеет адыгское (черкесское) происхождение. В отличие от большинства русских фамилий, образованных от канонических имен или прозвищ, она не вписывается в славянскую антропонимическую модель. Основа «Тлемах» или «Тлемаха» не встречается в православных святцах и не имеет очевидной славянской этимологии.

Наиболее вероятная версия связывает фамилию с адыгским личным именем Тлемахо (Тлъэмыхъу). В адыгском языке «тлъэ» означает «бог», а «мыхъу» — «сын» или «рожденный». Таким образом, имя Тлемахо можно перевести как «сын бога» или «божественный сын». Это теофорное имя, характерное для адыгской доисламской традиции, где имена часто включали обращения к языческим божествам. Русский суффикс -ов присоединился к основе уже после того, как носитель имени попал в русскоязычную среду, что типично для фамилий кавказских народов, оказавшихся в составе Российской империи.

Географически фамилия Тлемахов тяготеет к регионам компактного проживания адыгов: Кабардино-Балкария, Адыгея, Карачаево-Черкесия, а также к территориям, куда в XIX веке переселялись черкесы (например, Краснодарский край). Встречаются варианты написания — Тлемахо, Тлимахов, что связано с особенностями передачи адыгских звуков на русском языке.

Таким образом, предки носителей фамилии Тлемахов, скорее всего, были адыгами-черкесами, а сама фамилия произошла от древнего адыгского имени с религиозным значением. Она не имеет отношения к русским ремеслам или прозвищам, а указывает на этническую и культурную принадлежность к одному из коренных народов Северного Кавказа.