Фамилия Кулбаевы ведет начало от древнетюркско-татарского имени Кулбай. Это составное имя: первая часть «кул» в тюркских языках многозначна — «раб божий», «товарищ», «работник» или «воин». Вторая часть «бай» означает «богатый человек, хозяин». Соединяясь, эти корни давали имя-пожелание: родители хотели, чтобы сын вырос преданным другом и настоящим мужчиной.

Фамилия образована по русской модели с патронимическим суффиксом -ев (форма родительного падежа: «чей?» — Кулбаев). Это типичный способ русификации тюркских имен: к основе Кулбай добавили русское окончание, превратив имя отца в фамилию потомков.

Корни фамилии уходят в XV–XVII века, в среду тюркских народов, выходивших из Золотой Орды. В Российском государственном архиве древних актов сохранились документы, подтверждающие раннюю историю рода. В 1700 году за Асакаем мурзой Утемышевым сыном Кулбаева числилась поместная земля в деревнях Куликеево и Юнки Темниковского уезда (сейчас это территория Мордовии). В первой половине XVIII века служилые татары Кулбаевы жили в деревнях Азеево и Тархан Кадомского и Шацкого уездов.

Как и многие нерусские дворянские роды, Кулбаевы вошли в состав российского служилого сословия. Фамилия сохранила восточную основу, но вписалась в русскую ономастическую систему — и в этом ее ценность как памятника письменности и культуры.