Фамилия Кулхаирова — один из тех случаев, когда в основе лежит не прозвище, а личное тюркское имя. Её образовали от имени Кулхаир, которое сложили из двух арабских корней: «кул» и «хаир». Первая часть, «кул», в тюркском именослове означает «раб божий», «спутник» или «воин», а вторая — «хаир» — переводится как «благополучный», «счастливый», «спокойный». Вместе имя Кулхаир осмыслялось как «счастливый раб божий».

Такие составные имена с компонентом «кул» (Кулмухаммед, Кулбай) были распространены у тюркских народов, особенно у башкир, татар и казахов. Они не указывают на социальный статус, а скорее подчёркивают религиозный смысл — человека как слугу Всевышнего. При этом вторая часть имени могла быть пожеланием: «хаир» задаёт надежду на спокойную и благополучную судьбу.

Фамилию Кулхаирова образовали по русской модели: к основе Кулхаир добавили суффикс -ов (в женском роде — -а). Такая схема типична для фамилий, которые возникли у тюркских народов после вхождения в состав Российской империи: личное имя отца закреплялось как фамилия рода. Так потомок человека по имени Кулхаир со временем получил фамилию Кулхаиров, а его дочь или жена — Кулхаирова.

В русском языке фамилия сохранила тюркское звучание без изменений, что встречается нечасто — обычно «чужие» имена адаптировали, переделывая на русский лад. Здесь же основа осталась нетронутой, что указывает на сравнительно позднее оформление фамилии или на устойчивую традицию в конкретной местности.

Сейчас носители фамилии Кулхаирова живут в основном на юге Урала и в Поволжье, что совпадает с зоной расселения башкир и татар. Судя по географии, фамилия не получила широкого распространения — она редкая, а значит, её носители, скорее всего, происходят из одного или нескольких соседних родов.