Фамилия Тулыбаева — женская форма от мужской фамилии Тулыбаев, которая встречается почти исключительно у тюркских народов, в первую очередь у башкир и татар. Её основа — тюркское мужское имя Тулыбай, которое состоит из двух частей: «тулы» (полный, целый, совершенный) и «бай» (богатый, господин, хозяин). В буквальном прочтении имя Тулыбай означало «полный богатства» или «совершенный господин» — типичный для кочевой аристократии комплиментарный антропоним, который давали мальчику с пожеланием достатка и полноценной жизни.

Словообразовательная модель проста и прозрачна: к имени Тулыбай добавили русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Так в XIX — начале XX века, при переходе тюркских народов к оседлости и учёте в метрических книгах, из имени отца массово образовывали фамилии. Тулыбаев буквально значит «сын Тулыбая». Окончание -а в женской форме не несёт самостоятельного значения, а лишь указывает на пол носительницы.

Географически фамилия концентрируется в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской области, а также среди казахских родов (у казахов имя Тулыбай тоже встречается, хотя реже). В русской среде эта фамилия не сформировалась — у неё нет славянской этимологии, и попытки вывести её, скажем, от слова «туловище» ошибочны и лингвистически несостоятельны.

Уникальная деталь: в башкирском ономастиконе имя Тулыбай считается архаичным, но нередко фиксируется в шежере (родословных) знатных башкирских родов. Это значит, что предки носительниц фамилии могли принадлежать к местной родовой верхушке — биям или баям, владевшим скотом и землёй до реформ XVIII–XIX веков. Однако полностью исключать и простое происхождение от крестьянина по имени Тулыбай тоже нельзя: имя было популярным и у рядовых кочевников.