Фамилия Кулембаев — редкий случай, когда тюркская основа и русский суффикс сплелись воедино, но с неожиданным поворотом. Если сразу отсечь очевидное: фамилия образована по русской модели патронимических фамилий на -ев (чей? — Кулембаев, то есть сын Кулембая). Основа — мужское имя Кулембай или Куленбай. Но вот что скрывается за этим именем — вопрос, где сталкиваются два разных тюркских корня.

Первая и самая вероятная версия: имя Кулембай восходит к тюркскому кул (раб, слуга) плюс ем (вариант от «лекарство», «целитель»). В таком случае Кулембай — это «раб целителя» или «слуга лекаря». В доисламской и раннеисламской традиции у тюрков имена с компонентом «кул» часто давали как оберег: считалось, что «раб» (божий или святого человека) защищён от злых духов. Суффикс -бай (богатый, хозяин) в этом контексте выглядит парадоксально, но в составных именах он нередко терял буквальное значение и служил просто усилителем.

Вторая версия — более прозаичная и, возможно, более точная для степных регионов. Имя могло произойти от кулемба — так в некоторых тюркских диалектах называли вид дикой вишни или мелкого кустарника. Тогда Кулембай — «вишнёвый богач» или «владелец вишнёвых зарослей». Прозвища по растениям у кочевников встречались реже, чем у оседлых народов, но в районах, где земледелие смешивалось с отгонным скотоводством (например, в предгорьях Урала или в Западной Сибири), такое вполне могло закрепиться.

География фамилии подсказывает, что корни Кулембаевых — скорее всего, в среде казахских или башкирских родов, позднее вошедших в состав Оренбургского казачества или крестьян-переселенцев. Русский суффикс -ев указывает, что фамилию дали при переходе на русское делопроизводство в XIX веке, когда инородцев записывали «по отцу». Интересная деталь: в отличие от массовых фамилий на -ов (Кулембов), вариант с -ев выдает мягкое окончание основы — имя Кулембай, а не Кулемба. Встречаются также написания Кулембаев и Куленбаев (через «н»), что может быть следствием диалектного произношения или ошибки писарей.

Социальный срез: фамилия не дворянская, не купеческая. Скорее всего, предки были либо скотоводами, либо мелкими земледельцами на юго-восточных окраинах Российской империи. Никаких известных исторических деятелей с этой фамилией не зафиксировано — она осталась в разряде редких, локальных, что только добавляет ей ценности для семейной истории.