Фамилия Тульбаев начинается с корня, который сразу ставит перед исследователем вопрос: что за «тульба» стоит в основе? Самое очевидное и правдоподобное объяснение — тюркское происхождение. В тюркских языках есть слово «тулба» или близкие по звучанию основы, означающие «плотный», «коренастый», «полный» или даже «неповоротливый». Скорее всего, прозвище Тульбай дали человеку крепкого телосложения, упитанному или медлительному. А фамилия образовалась по стандартной русской модели: к основе прибавили патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Тульбаев сын).

Менее вероятная, но не исключённая версия связывает корень с географическим названием. Известна река Тульба в Башкортостане, а также несколько населённых пунктов с похожими названиями (например, село Тульба в Татарстане). В этом случае фамилия могла возникнуть у выходца из этих мест — человека, которого земляки называли «тульбинский» или просто «Тульба», а затем фамилия закрепилась в форме Тульбаев. Однако для такой версии нет массовых подтверждений в исторических документах, а прозвищное объяснение выглядит более естественным для русской фамильной традиции.

Суффикс -ев вместо -ов указывает на то, что исходное слово оканчивалось на мягкий согласный или на «й» (Тульбай → Тульбаев). Это типично для фамилий, образованных от тюркских имён и прозвищ, которые часто заканчивались на -бай («богатый», «хозяин»). В данном случае -бай могло быть частью сложного имени (например, Тулбай — «полный бай» или «крепкий господин»), но со временем в русской передаче второй компонент слился с корнем.

География фамилии сегодня сосредоточена в Поволжье и на Урале — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. Это подтверждает тюркскую основу: именно в этих регионах активно смешивались русские и тюркские фамильные традиции. Сословно предки Тульбаевых, скорее всего, были крестьянами или казаками — дворянских родов с такой фамилией в родословных книгах не зафиксировано.

Однокоренные фамилии встречаются редко, что делает Тульбаева довольно уникальным вариантом. Ближайшие аналоги — Тулбаев, Тульбин, Тульбанов — но все они имеют ту же смысловую развилку: либо от прозвища по внешности, либо от названия места.