Фамилия Кульбизеков — редкий случай, когда основа почти наверняка тюркская, а суффикс — русский, причём модель образования не самая частая. Корень «кульбизек» не встречается в русских говорах и не выводится из славянских языков, зато легко раскладывается по тюркским компонентам.

Скорее всего, в основе лежит сложное имя или прозвище. Первая часть «куль» в тюркских языках означает «раб божий», «слуга» (часто в составе имён типа Кул-Ахмет, Кул-Мухаммед), а вторая «бизек» — это, вероятно, искажённое «безик» или «бизик» — «кольбель», «люлька» (ср. татарское «бишек», казахское «бесік»). Таким образом, Кульбизек могло быть именем-оберегом: «раб (слуга) колыбели» — то есть ребёнок, которого «отдали под защиту» колыбели, чтобы злые силы не тронули. Или же прозвище человека, который делал колыбели, но такое толкование менее вероятно: тюркские имена с «куль» почти всегда личные.

Суффикс «-ек» в фамилии — уменьшительный, тюркский по происхождению, он часто встречается в личных именах (ср. Бикбай — Бикбаек, Иштуган — Иштуганек). А вот окончание «-ов» — чисто русское, патронимическое. Фамилию образовали по стандартной модели: к тюркскому имени Кульбизек (или Кульбизек-оглы) добавили русский суффикс принадлежности. Это типично для народов Поволжья и Урала, где в XIX веке при переписях татарам, башкирам, казахам записывали фамилии на русский манер.

Географически фамилия тяготеет к южному Уралу и Зауралью — Башкортостану, Челябинской, Оренбургской областям. Встречается она редко, что говорит о локальном происхождении от одного корня. Сословно предки Кульбизековых, скорее всего, были государственными или ясачными крестьянами из башкир или татар, реже — казаками. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

В написании возможна вариативность: в старых метриках могло быть «Кульбизяков» (через «я» — под влиянием русского произношения) или «Кульбезиков». Современный вариант на «-еков» закрепился, видимо, в советское время при паспортизации. Однокоренных фамилий почти нет — можно вспомнить разве что Бизяев (от «бизик»), но связь там не прямая.