Фамилия Тулетаева образована по самой распространённой в русской ономастике модели — с помощью суффикса -ев, который присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или шипящий. Но её корень совершенно не русский, а тюркский. Это женская форма фамилии Тулетаев, а мужская, соответственно, Тулетаев.

Основа фамилии — личное имя Тулетай. В нём выделяются два компонента: «туле» и «тай». Первая часть восходит к казахскому или общетюркскому «төле» — «плата», «возмещение», либо к имени Төле (например, Төле би — известный казахский бий и оратор). Вторая часть «-тай» — распространённый тюркский аффикс, который в именах часто выступает как ласкательный или уменьшительный (ср. Шыгай, Каратай). Таким образом, имя Тулетай могло означать «плата», «возмещение» в переносном смысле — как «долгожданный» или «выпрошенный» ребёнок. В тюркской традиции такие имена нередко давали детям, родившимся после долгого ожидания или молитв, как бы «оплатившим» надежду родителей.

Фамилия Тулетаева — яркий пример русификации тюркского имени через патронимический суффикс. Её носители, скорее всего, казахи, татары или башкиры, чьи предки в XIX — начале XX века получили фамилию по имени отца, записанную в документах на русский лад. Сословно это могли быть крестьяне или скотоводы, но не исключено, что основатель рода относился к «белой кости» — биям или аксакалам, носившим имя Төле.

Географически фамилия Тулетаева наиболее характерна для западного и северного Казахстана, а также для Оренбургской и Астраханской областей России — регионов, где издавна соседствовали тюркские и славянские общины. Встречается она и у казахов-переселенцев в Киргизии и Узбекистане. В русских документах возможны варианты написания: Тулетаев, Тулебаев (по аналогии с именем Тулебай), но исходная форма Тулетай сохраняет именно аффикс -тай, а не -бай.

Фамилия не имеет отношения к слову «тулеть» (устаревшее «толстеть, жиреть») — это случайное звуковое совпадение. Единственная достоверная версия — тюркское имя с прозрачной внутренней формой.