Фамилия Кулемалин — редкая и неочевидная для быстрого разбора. На слух она кажется составной, и это первое, что стоит проверить: перед нами не типичная «фамилия-матрешка» из двух корней, а скорее сложное прозвище, которое застыло в форме притяжательного прилагательного с суффиксом -ин.

Основа — прозвище Кулемаля. В нём два компонента: «куля» и «маля». Первая часть восходит к слову «куля» — в южнорусских и украинских говорах так называли мешок, кисет, узелок, а в переносном смысле — неуклюжего, неповоротливого человека («куля с ушами»). Вторая часть, «маля», — это, скорее всего, глагольная основа от «малить» (делать маленьким, уменьшать, крошить) или же прозвищное окончание, характерное для южнорусской ономастики (ср. фамилии Малявин, Кулемин). Таким образом, Кулемаля — человек, который «мешковато крошит» или, что вероятнее, «мешковатый и мелкий», то есть прозвище с оттенком насмешки над внешностью или манерой поведения.

Суффикс -ин указывает на стандартную русскую модель образования фамилий от основ на -а/-я: «чей?» — Кулемалин, то есть сын или потомок Кулемали. Это фамилия недворянского происхождения: в среде крестьян и мещан такие прозвища переходили в фамилии без изменений еще в XVII–XVIII веках. Географически фамилия тяготеет к югу России и Поволжью: максимальная концентрация носителей зафиксирована в Ульяновской области и Мордовии, что косвенно подтверждает диалектную основу «куля».

Спорный момент — не связана ли фамилия с тюркским «кулем» (раб, слуга) или марийским «кулемалы» (плохой, негодный). Но обе версии слабы: первая не объясняет вторую часть «маля», вторая — не даёт типичного для русских фамилий суффикса -ин. Самое правдоподобное объяснение — внутрирусское прозвище, собранное из двух бытовых слов, каждое из которых само по себе могло стать фамилией (Кулешов, Малин). Кулемалин — пример того, как народная языковая игра закрепилась в официальном именовании.