Фамилия Джулбаев — редкий пример, где географический и языковой контекст важнее, чем прозрачная славянская этимология. Она явно восходит к тюркским корням, и её носители, скорее всего, связаны с регионами Северного Кавказа, Закавказья или Средней Азии.

Основа фамилии — «джулба» или «джулбай». В тюркских языках (кумыкском, ногайском, казахском, азербайджанском) слово «джул» (жол, йол) означает «дорога», «путь». Вторая часть — «бай» — классический тюркский титул, означающий «богатый», «господин», «хозяин». В составе личных имён «бай» часто указывало на знатность, зажиточность или просто было пожеланием богатства. Таким образом, «Джулбай» можно перевести как «богатый дорогой» или «хозяин пути». В переносном смысле так могли назвать человека, который много путешествовал, торговал, был проводником или просто удачливого путника.

Русский суффикс -ев указывает на то, что фамилия была русифицирована при оформлении документов, вероятно, в XIX–XX веках. Это типичная модель для народов, вошедших в состав Российской империи: к основе тюркского имени (Джулбай) добавили русский патронимический суффикс, означающий «сын Джулбая». Изначальная форма в тюркской среде звучала бы как Джулбайулы или Джулбайоглу.

Есть и менее вероятная, но возможная версия, связывающая фамилию с этнонимом «джул» или «джула». В исторических источниках так иногда называли одно из тюркских племён, кочевавших в Причерноморье. Однако эта гипотеза спорная: прямое указание на племенную принадлежность в фамилии Джулбаев встречается реже, чем связь с личным именем.

Географически фамилия Джулбаев наиболее характерна для Дагестана (особенно среди кумыков и ногайцев), Чечни, а также встречается у казахов. В этих регионах имя Джулбай (Жолбай) до сих пор бытует как мужское имя. Сословного барьера фамилия не имела: её могли носить как зажиточные скотоводы и торговцы, так и обычные крестьяне, получившие имя-пожелание при рождении.