Фамилия Тумагалиева — женская форма, мужской вариант — Тумагалиев. Она почти наверняка имеет тюркское происхождение, скорее всего казахское или башкирское. Основа фамилии — сложное имя Тумагали (или Тумагалий), которое составлено из двух частей: «туман» (в переносном смысле — «затуманенный», «неясный», но чаще просто как компонент имени) и «гали» (от арабского «али» — «высокий», «великий», «возвышенный»). В тюркских языках «туман» может также означать «тьма» или «десять тысяч» (как числительное, обозначающее большое количество, что встречается в именах-пожеланиях).

Таким образом, имя Тумагали можно истолковать как «великий, как туман» (то есть многочисленный, могучий) или «возвышенный во тьме». В любом случае, это имя-пожелание, распространённое в среде, где арабские имена скрещивались с тюркскими корнями.

Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основе, оканчивающейся на согласный. Окончание -а в женском варианте — стандартный русифицированный показатель рода. Носительницы фамилии Тумагалиева живут в основном в Казахстане, а также в Оренбургской, Астраханской областях России и в Башкортостане. Встречается она и среди татар.

С точки зрения социального происхождения, фамилия не указывает на конкретное сословие: её могли получить и крестьяне, и казахи-скотоводы, и представители духовенства, взявшие имя в честь религиозного деятеля. Более точных данных о первых носителях нет — фамилия не фиксируется в дореволюционных дворянских родословных книгах и не относится к числу древних княжеских. Это массовая фамилия, возникшая в XIX — начале XX века, когда у тюркских народов начали массово закрепляться фамилии по отцу.