Фамилия Туленалиев образована от личного имени Туленали. Это сложносоставное имя тюркского происхождения, в котором соединились два компонента. Первая часть — «тулен» — восходит к тюркскому слову со значением «полный, совершенный, целый» (в некоторых диалектах — «сытый, довольный»). Вторая часть — «али» — арабское имя Али, означающее «возвышенный», «великий». Таким образом, имя Туленали можно перевести как «совершенный Али» или «полный величия». Подобные двусоставные имена с сакральным компонентом (Али, Магомед, Абдулла) широко распространены у тюркских народов, исповедующих ислам, особенно в казахской, киргизской и каракалпакской среде.

Фамилия построена по типичной для русского языка модели: к основе Туленали добавлен русский патронимический суффикс -ев, который присоединяется к основам, оканчивающимся на согласный (в данном случае на й). В русской традиции XIX–XX веков фамилии на -ев и -ов массово давали представителям нерусских народов при переходе на оседлость, при записи в метрические книги или при получении паспортов. Суффикс указывает на принадлежность: «сын Туленали».

Географически фамилия Туленалиев наиболее характерна для Западного Казахстана, особенно для Атырауской и Мангистауской областей, а также встречается среди казахов в приграничных районах России (Астраханская, Оренбургская области). Встречаемость фамилии невысокая, что говорит о её относительно позднем оформлении и локальном бытовании.

С точки зрения социального происхождения, предки носителей фамилии, скорее всего, были скотоводами или земледельцами из казахских родов Младшего жуза. Имя Туленали могло быть дано мальчику как пожелание полноты жизни и божественного покровительства. Встречаются варианты написания: Туленалиев, Туленалиев (с ударением на последний слог или на второй — зависит от диалекта). Родственные фамилии — Туленов, Тулендиев, Алиев — образованы от тех же корней, но по другим словообразовательным моделям.