Фамилия Кулденбаева образована от сложного тюркского имени Кулденбай. В основе этого имени лежат два компонента. Первый, «кул», восходит к арабскому слову со значением «раб Аллаха» (часто встречается в именах вроде Кулдин). Второй, «бай», в тюркских языках традиционно означает «хозяин», «господин», «состоятельный, влиятельный человек». Родители, нарекая сына Кулденбаем, вкладывали в имя двойное пожелание: чтобы он вырос достойным мусульманином и при этом стал обеспеченным, уважаемым человеком.

С точки зрения словообразовательной модели, фамилия Кулденбаева — это классический пример фамилии на -ев, образованной от имени, оканчивающегося на -ай. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын Кулденбая», а затем и просто «из рода Кулденбаевых». Такая модель широко распространена у тюркских народов, особенно у казахов, башкир и татар. Фамилия закрепилась в русской официальной среде через аффикс -ев, который адаптировал тюркскую основу к привычной для русской документации форме.

Вероятнее всего, фамилия имеет казахские корни. Именно в казахском антропонимиконе имя Кулденбай встречается чаще всего, а суффикс -ев в фамилиях этой группы указывает на русификацию документальной записи в XIX–XX веках. Передаваясь из поколения в поколение, фамилия по сей день хранит память о происхождении человека: она прямо называет предка-основоположника рода, носившего имя Кулденбай.