Фамилия Тулендеев — редкий случай в русском ономастиконе, и её разбор ведёт не в сторону славянских корней, а в тюркские языки. Основа фамилии — тюркское имя или прозвище Тулендей. В нём угадывается корень «тюлен» (тюлень) с тюркским аффиксом обладания -дей/-дай. Имя Тулендей могло означать «тюленя» — скорее всего, как прозвище медлительного, неповоротливого или же, наоборот, крупного и грузного человека. В некоторых тюркских диалектах «тюлен» могло относиться и к детёнышу животного, что добавляет оттенок уменьшительности.

Суффикс -ев указывает на русскую модель образования фамилий от иноязычных основ. В XVI–XVII веках, когда служилые татары, башкиры и представители других тюркских народов переходили на русскую службу и крестились, их имена и прозвища переоформляли по русскому образцу: к основе добавляли -ов или -ев. Так Тулендей превратился в Тулендеева — «сын Тулендея». Фамилию, скорее всего, носили дети или внуки человека, которого в документах записали под этим именем.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам, где веками шёл активный контакт русского и тюркского населения. Встречается она и сегодня в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. Носители фамилии — потомки тех, кто в своё время сменил кочевье или деревенскую жизнь на русскую службу или крестьянский надел.

Интересно, что фамилия не получила широкого распространения. В отличие от массовых Туленевых или Туленковых, Тулендеев сохранил более архаичную и полную форму имени-основы. Это говорит о том, что родоначальник, скорее всего, был заметной фигурой в своём окружении — его прозвище закрепилось в документах именно в таком виде, без сокращения или русификации.