Фамилия Тулендиев — редкий случай в русском ономастиконе, и её разбор почти наверняка уводит нас в казахскую или тюркскую среду. Основа фамилии — личное имя Туленди (вариант — Туленды). В казахском языке это имя связано с глаголом «түлену» (линять, менять шкуру) или с понятием «түлен» — тюлень. Однако в антропонимике такое прямое зоологическое значение маловероятно. Скорее, Туленди — это форма, восходящая к древнетюркскому «түлен» в значении «обильный, богатый» или производная от имени Төле (Толе), распространённого у казахов. Суффикс -ди/-ды в тюркских именах часто указывает на обладание качеством: Туленди — «наделённый щедростью» или «имеющий тюленя» (как тотемный знак).

Русский суффикс -ев в фамилии Тулендиев — типичная русификация тюркских фамилий в XIX–XX веках. Когда казахи или представители других тюркских народов попадали в реестры Российской империи, к их именам добавляли русское окончание -ов/-ев по модели отчества. Таким образом, Тулендиев буквально означает «сын Туленди» или «потомок Туленди». Фамилия могла закрепиться за родом, чей предок носил это имя.

Географически фамилия встречается прежде всего в Казахстане и среди казахской диаспоры в России, особенно в Астраханской, Оренбургской областях и в Поволжье. Встречаются также единичные носители в Средней Азии, что указывает на общность тюркской антропонимической традиции. Сословная принадлежность предков, скорее всего, была крестьянской или скотоводческой — типичной для степных кочевников, чьи имена позже легли в основу фамилий.

Однокоренные фамилии — Туленов, Тулендин, Тулендиевский — редки и в основном тоже тюркского происхождения. Интересно, что в русских говорах слово «тулень» означало ленивого, неповоротливого человека, но эта версия для данной фамилии вторична: тюркское имя с другим значением было записано на слух и осмыслено по-русски лишь формально.