Фамилия Тулибаев несёт в себе чёткую и прозрачную географическую привязку, что сразу выделяет её среди множества русских фамилий. Её основа — тюркское имя Тулибай. В казахском, башкирском, татарском и других тюркских языках имя состоит из двух частей: «тули» (вариант «тулы», «тулпар») — конь, скакун, и «бай» — богатый, хозяин, господин. Буквально «Тулибай» означает «богатый конями», «владелец табуна». Имя давали с пожеланием материального достатка и крепкого хозяйства, где лошади были главным мерилом богатства у кочевников.

Модель образования фамилии типична для регионов, где русская административная система оформляла тюркские имена. Суффикс -ев присоединялся к основам, оканчивающимся на согласный или «й». Так Тулибай превратился в Тулибаев. Важно, что в русском языке финальный «й» в тюркских именах часто отбрасывался, и фамилия писалась как Тулибаев, а не Тулибайев. Это стандартная адаптация: звук «й» переходит в гласный «е» перед суффиксом.

Встречаются варианты написания с буквой «е» в первом слоге — Телибаев. Это может быть следствием диалектного произношения (аканье) или ошибки переписчика. Однако исходная форма с «у» (Тулибай) считается исконной и более частотной.

Фамилия распространена преимущественно в Казахстане, Башкортостане, Татарстане, а также среди тюркских народов Средней Азии. В русских документах XIX — начала XX века носители фамилии фиксировались как представители казачьего сословия или крестьяне-переселенцы из южноуральских и приуральских губерний. Встречается она и у поволжских татар, что указывает на общий корень — имя Тулибай, бытовавшее у многих тюркских групп.

С точки зрения словообразования, Тулибаев — патронимическая фамилия, то есть фамилия по отцу. Она отвечает на вопрос «чей?»: сын Тулибая. В этом она схожа с русскими фамилиями на -ов/-ев, но основа у неё не славянская, а тюркская. Это типичный пример, когда русская модель фамилии (суффикс -ев) накладывается на нерусское личное имя, и в результате получается фамилия, понятная и в русской, и в тюркской среде.