Фамилия Тулкубаев — характерный пример антропонимики тюркских народов, распространённый среди казахов, башкир, татар и ряда других групп. Её основа — личное имя Тулкубай, которое образовано сложением двух компонентов: «тулку» (в тюркских языках — «лиса», «хитрый», «ловкий») и «бай» («богач», «хозяин», «господин»). В доисламской и раннеисламской традиции у кочевников было принято давать имена-пожелания, где «бай» указывало на будущее благосостояние, а «тулку» — на качества, которые родители хотели видеть в сыне: хитрость и изворотливость, ценившиеся в степи и на войне.

Суффикс «-ев» в русской записи фамилии — это адаптация тюркского патронимического форманта. В оригинале фамилия звучала бы как Тулкубайулы (у казахов) или Тулкубаевич (в русифицированной форме). При переходе в русскую документацию в XIX–XX веках окончание подогнали под стандарт русских фамилий на «-ев», что типично для фамилий, образованных от имён на согласный (сравните: Ахметов, Муратов). Интересно, что имя Тулкубай встречается реже, чем, скажем, Айтбай или Куандыкбай, что делает фамилию не слишком частой, но устойчиво привязанной к определённым родам и регионам.

Географически фамилия тяготеет к западному Казахстану и южному Уралу. Встречается у башкир клана Кыпсак, а также среди казахов Младшего жуза. В дореволюционных метрических книгах носители фамилии записаны как жители аулов, чьи предки занимались скотоводством и кочевали между Уралом и Эмбой. В советское время фамилия распространилась шире, но её очаговая концентрация сохранилась: например, в Актюбинской области Казахстана и в Оренбургской области России.

С точки зрения этимологии есть и второй, более прозаичный вариант: «тулку» могло быть прозвищем человека с рыжими волосами или хитрым нравом, которое закрепилось за родом. Однако имя Тулкубай как личное зафиксировано у башкир в XVIII веке (например, в ревизских сказках 1740-х годов), что говорит о его бытовании именно как антропонима, а не случайного прозвища. Таким образом, Тулкубаев — это «сын человека по имени Тулкубай», и предок носителя фамилии, скорее всего, был степняком, чьё имя отражало уважение к практичной смекалке, а не к грубой силе.