Фамилия Тулеева — женская форма фамилии Тулеев. Её основа восходит к мужскому имени Тулей, которое имеет тюркское происхождение. В основе лежит древнетюркское слово «туле» — «полный, сытый, обильный», либо «тул» — «вдова». В первом случае имя-оберег давали ребёнку в пожелание сытой и богатой жизни, во втором — имя могло отражать семейные обстоятельства (например, рождение после смерти отца). Встречается также версия, что Тулей — это вариант имени Толеген (каз. «долгожданный»), распространённого среди казахов и татар.

Суффикс -ев указывает на русскую модель образования фамилий от иноязычных основ. Фамилии на -ев/-ов в этом регионе типичны для потомков крещёных татар, башкир и представителей других тюркских народов, которые переходили в православие и получали фамилии по имени отца. Таким образом, основатель рода Тулеевых мог быть крещёным татарином или башкиром по имени Тулей.

Географически фамилия Тулеева чаще всего встречается в Кемеровской области, на Алтае и в Поволжье — регионах с давними тюркскими и славянскими контактами. Это не случайно: именно в Сибири и на Урале происходила активная ассимиляция тюркского населения в русскую среду, что отразилось в фамилиях. Среди известных носителей — Аман Тулеев, губернатор Кемеровской области, чья фамилия привлекла внимание к этому роду.

Менее распространённая, но возможная версия — связь с русским диалектным словом «тулей» (тулья шляпы). В таком случае прозвище Тулей мог получить мастер по изготовлению головных уборов. Однако эта гипотеза слабее: в русских говорах слово «тулея» фиксируется редко, а тюркское происхождение подтверждается и географией фамилии, и антропонимической традицией.