Фамилия Кульбаев — классический пример тюркской фамилии, образованной по русской модели. Её основа — мужское имя Кульбай, которое сложили из двух корней: «Кул» и «Бай». В тюркских языках «кул» означает «раб, слуга», но в контексте имён это почти всегда «слуга Аллаха» — смиренный, преданный вере человек. «Бай» — «хозяин, богатый, господин». Сочетание этих значений даёт имя-пожелание: родители надеялись, что сын будет одновременно и богобоязненным, и влиятельным.

Словообразовательная модель проста: к тюркскому имени Кульбай добавили русский патронимический суффикс -ев (после «й» пишется «е», а не «о»). Такой способ — «имя отца + суффикс» — был стандартным для русских фамилий, и его массово применяли к нерусским именам в XVI–XIX веках, когда крестьяне и служилые люди получали фамилии. Суффикс -ев, а не -ов, указывает, что основа заканчивается на мягкий согласный или «й»: Кульбай → Кульбаев.

Фамилия Кульбаев — не единственная в этом ряду. Есть однокоренные Кульбаев, Кульбаков (от другой формы имени), а также фамилии с тем же первым корнем: Кульмаметов, Кульмухаметов. Все они указывают на тюркское, чаще всего татарское или башкирское, происхождение. Географически фамилия Кульбаев встречается в Поволжье, на Урале и в Казахстане — в регионах, где веками жили тюркские народы, принявшие ислам.

Версия, что имя Кульбай могли дать ребёнку, чтобы защитить от сглаза (принижая именем, «раб», от злых духов), тоже имеет право на существование, но менее вероятна: вторая часть имени — «бай» — слишком явно указывает на знатность и достаток, что противоречит защитной магии. Скорее всего, имя было сознательным пожеланием достойной жизни.