Фамилия Тыркмубулаев — редкий случай, когда фамилия с первого взгляда кажется сложносоставной, но на поверку оказывается результатом искажения или переосмысления исходного имени. В ней нет привычных русских суффиксов -ов/-ев, -ин, -ский. Окончание -ев указывает на принадлежность (чей? — Тыркмубулаев), но основа явно нерусская. Скорее всего, перед нами русифицированная форма тюркского или кавказского имени, записанная на слух.

Самая правдоподобная версия: фамилия восходит к арабскому имени Тыркман (или Туркмен) в сочетании с именем Булат (Булай). В тюркских языках «Тыркман» означает «тюрк», «тюркский», а «Булат» — «сталь», «крепкий как сталь». При слиянии двух имен (Тыркман + Булат) и добавлении русского патронимического суффикса -ев получилось Тыркманбулатов, которое в бытовой речи или при записи могло сократиться до Тыркмубулаев. Звук «н» выпал, а гласные «а» и «у» слились. Подобные стяжения типичны для фамилий, которые записывали со слов носителя в многонациональных регионах России — на Кавказе, в Поволжье или Средней Азии.

Менее вероятно, что корень «тырк» связан с тюркским глаголом «тыркылда-» (трещать, щебетать) или диалектным «тырк» (вид птицы). В таком случае прозвище Тырк могло означать «болтун» или «птицелов», но присоединение к нему «мубулай» выглядит искусственным. Цельное имя Тыркмубулай в словарях личных имен не зафиксировано, что говорит в пользу версии о сращении двух имен.

Географически фамилия встречается единично, в основном у народов Северного Кавказа (чеченцы, ингуши, кумыки) и у туркмен. Встречаются варианты написания: Тыркмубулатов, Тыркманбулатов. Носители фамилии — потомки человека, которого звали Тыркман Булат (Туркмен Булат), то есть «тюркский Булат» или «Булат-тюрк». Это мог быть воин, кочевник или просто человек, получивший такое имя в честь происхождения. Фамилия не имеет отношения к дворянским родам — она крестьянская или казачья, возникла в среде, где имя давали по этническому признаку.