Фамилия Тлеумагамбетова — женская форма казахской фамилии Тлеумагамбетов. Её разбор сразу даёт понять, что перед нами сложное имя, образованное из двух тюркских основ, и это ключ к её смыслу.

Первая часть — «Тлеу». В казахском языке это имя восходит к слову «тілеу» (просьба, желание, надежда) или к форме «тлеу» как варианту имени Тілеу. В ономастике такие имена давали с пожеланием: чтобы ребёнок был долгожданным, «выпрошенным» у высших сил. Вторая часть — «Магамбет». Это казахская огласовка арабского имени Мухаммад (восхваляемый). В казахской традиции имя Магамбет (или Махамбет) — одна из самых распространённых форм имени пророка, и оно часто входило в состав двусоставных имён.

Словообразовательная модель Тлеумагамбетова типична для казахских фамилий, адаптированных к русской грамматике: к полному имени Тлеумагамбет (Тлеу + Магамбет) добавили русский суффикс -ов, а затем женское окончание -а. Такие фамилии массово закреплялись у казахов в XIX–XX веках, когда при переписях и в документах Российской империи отчества и родовые прозвища стали записывать по русскому образцу. Суффикс -ов здесь не указывает на принадлежность к конкретному роду (как у русских), а служит формальным маркером фамилии.

Географически фамилия Тлеумагамбетова почти целиком привязана к Казахстану, особенно к западным и южным регионам — Атырауской, Мангистауской, Актюбинской областям. Встречается она и у казахов в приграничных районах России (Астраханская, Оренбургская области). Носители фамилии — потомки человека, которого звали Тлеумагамбет. Судя по двусоставной структуре, имя дали с религиозным оттенком: «выпрошенный у Бога Магамбет» или «желанный, как Магамбет». Прямой связи с конкретным ремеслом или сословием нет — это типичная патронимическая фамилия, указывающая на личное имя предка.

Встречаются варианты написания — Тлеумухамбетова, Тлеумухаммедова, но форма Тлеумагамбетова закрепилась как основная в документах. Внутри неё нет редких суффиксов, но сама конструкция «имя + имя» (без соединительной гласной) характерна именно для казахской антропонимии, где два корня сливались напрямую.