Фамилия Гюльбяков — редкий пример того, как славянская по форме фамилия образована от явно неславянской, скорее всего, тюркской основы. Если отбросить типичный русский суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей сын?»), мы получаем корень «Гюльбяк». В нём угадывается тюркское «гюль» (gül) — «роза, цветок». Вторая часть «бяк» может восходить к тюркскому «бек» или «бий» — «господин, князь, вождь». Таким образом, имя или прозвище Гюльбяк могло означать «цветущий господин», «князь-роза» или быть образным прозвищем красивого, статного человека. Встречаются и другие варианты осмысления: «гюль» + персидское «бяк» (цвет лица, щека) — «розовощёкий».

По модели образования фамилия Гюльбяков ничем не отличается от тысяч других русских фамилий на -ов. Она отвечает на вопрос «чей?»: сын или потомок человека по прозвищу Гюльбяк. Такие именования, образованные по той же модели, широко представлены в ономастике восточных, западных и южных славян. Славянские фамилии возникали от личного прозвища или от имени (христианского или языческого). В данном случае перед нами прозвищная фамилия, корни которой уходят в среду тюрко-славянского пограничья.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически были сильны тюркские влияния: Поволжье, Приуралье, Северный Кавказ. Возможно, предок носителя фамилии был из татар, башкир или ногайцев, перешедших в православие, или же русским, получившим тюркское прозвище за службу или внешность. Суффикс -ов (а не -ин или -ский) указывает на то, что фамилия закрепилась в великорусской среде, скорее всего, не ранее XVI–XVII веков, когда шёл активный процесс русификации тюркских родов.

Важная деталь: написание через «ю» (Гюльбяков, а не Гульбяков) может указывать на книжную, а не чисто народную передачу звука. В устной речи тюркское «ү» (как в слове «гюль») часто передавалось как «у» — отсюда фамилии Гульбяков, Гуляев. Вариант с «ю» встречается реже и может свидетельствовать о более поздней фиксации фамилии в документах или о стремлении сохранить исходное звучание.