Фамилия Кулдеева — женская форма, мужской вариант — Кулдеев. В её основе лежит личное или прозвищное имя Кулдей. Корень «кул» в тюркских языках означает «раб», «слуга», «невольник», но в именах этот компонент часто терял негативный оттенок и входил в состав охранительных имён: считалось, что назвав сына «рабом» или «слугой», родители обманут злых духов и уберегут ребёнка от бед. Вторая часть — «дей» — могла происходить от тюркского «дэй» (говорить) или быть вариантом имени Дей, которое встречается у многих тюркских народов. Таким образом, Кулдей — это древнее составное имя, типичное для кочевых культур.

Словообразовательный суффикс -ев указывает на принадлежность: Кулдеев — «сын Кулдея». Такая модель характерна для фамилий, возникших в среде тюркских народов, которые входили в состав Российской империи, особенно среди татар, башкир, казахов. В русской антропонимике -ев (как и -ов) присоединялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или «й», поэтому Кулдей закономерно дал Кулдеев.

Географически фамилия Кулдеева чаще всего встречается в Поволжье, в частности у татар и башкир, и в Казахстане. В русских переписных книгах XVII–XVIII веков такие имена фиксировались как прозвища или неканонические имена, а позже закрепились в качестве фамилий. Среди носителей фамилии были крестьяне, ремесленники, а после революции — люди самых разных профессий. В советское время фамилия не потеряла распространения, но её носители часто русифицировали написание.

Стоит отметить, что существует и редкий вариант с ударением на последний слог — Кулдеева́, но он не меняет происхождения. В целом фамилия Кулдеева — яркий пример того, как тюркское охранительное имя через несколько столетий превратилось в обычную русскую фамилию по патронимической модели.