Фамилия Кульчеев — редкий случай, когда основа, скорее всего, тюркская, а суффикс — русский, что выдаёт давние контакты между народами. Модель образования типична для южнорусских и поволжских регионов: к тюркскому прозвищу или имени добавили русский патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягкой основы). Вопрос в том, что именно стоит в корне.

Самая вероятная версия отсылает к тюркскому слову «кульча» — лепёшка, пресный хлеб, часто выпекаемый в золе. В тюркских языках (татарском, башкирском, казахском) это слово бытует до сих пор. Прозвище Кульчей могли дать пекарю, торговцу хлебом или человеку с округлой, мягкой фигурой — по ассоциации с формой лепёшки. В русских говорах слово «кульча» тоже встречается, но как заимствование, и означало оно либо ту же лепёшку, либо мучное блюдо. Таким образом, предок Кульчеевых мог быть хлебопёком или просто получить бытовое прозвище.

Менее распространённая, но возможная версия — от имени Кульчей, которое восходит к арабскому «кул» (раб) и тюркскому аффиксу принадлежности. В этом случае имя означало бы «мой раб» — не в унизительном смысле, а как охранительное имя, чтобы отвести сглаз или болезни. Такая практика была распространена у тюркских народов, особенно в домусульманский период.

Географически фамилия тяготеет к местам смешанного русско-тюркского населения: Оренбуржье, Башкортостан, Татарстан, а также к казачьим областям Урала. Встречается она нечасто, и её носители, скорее всего, потомки крещёных татар, башкир или тептярей, которые получили фамилию при переходе в православие или при записи в ревизские сказки. В XIX веке такую фамилию могли дать и русскому крестьянину, жившему по соседству с тюрками и получившему прозвище от их языка.

Словообразовательно обращает на себя внимание суффикс -еев, а не -ов. Он указывает, что основа оканчивалась на -й или -ч в мягком варианте, что подтверждает форму Кульчей, а не Кульч. Это дополнительный аргумент в пользу прозвищного происхождения, а не прямого заимствования из языка, где слово звучало бы твёрже.