Фамилия Тыгдымаев — редкий случай, когда географический адрес оказывается надёжнее лингвистического разбора. Если отбросить догадки и опереться на документы, то почти наверняка перед нами фамилия, образованная от названия села Тыгда в Амурской области. Село стоит на реке Тыгда (приток Зеи), и его название, скорее всего, эвенкийского происхождения — от слова «тыгдэ» (дождь) или близкого ему «тыгды» (гром). В таком случае Тыгдымаев — это «выходец с Тыгды», то есть человек, переселившийся из этого села в другое место и получивший фамилию по прежнему месту жительства. Модель образования типична для русских фамилий восточных окраин: к топониму добавили суффикс -ев (после основы на -а), и получился «Тыгдымаев» — по образцу «Амур → Амурский → Амурцев» или «Архара → Архарин → Архаринцев».

Вторая версия, менее вероятная, но возможная: фамилия могла произойти от прозвища Тыгдымай, данного человеку с какими-то особенностями поведения или внешности, которые напоминали звук дождя или грома. Однако такая гипотеза не подкрепляется ни тюркскими, ни монгольскими корнями — слово «тыгды» в значении «гром» фиксируется именно в эвенкийском, а для прозвищ этот язык не был основным источником у русских крестьян. Поэтому версия с топонимом выглядит гораздо правдоподобнее.

Фамилия почти не встречается за пределами Дальнего Востока и Восточной Сибири. В XIX веке село Тыгда было казачьим поселением, поэтому предки Тыгдымаевых могли быть амурскими казаками, переселенцами или крестьянами, осваивавшими Приамурье. Написание фамилии устойчивое: без вариантов вроде «Тыгдымаев» или «Тыгдымайев» — суффикс -ев приклеился к основе, и форма закрепилась. Из-за редкости фамилии её носители, скорее всего, связаны родством через одно или два поколения — это не распространённая «географическая» фамилия, а локальный маркер конкретной семьи из конкретного места.