Фамилия Кульмяев происходит от мирского имени Кульмяй. В основе этого имени лежит финно-угорский корень «кульм-», который связан с нерестом рыбы, метанием икры. Имя могло быть пожелательным: родители надеялись, что у сына будет столько же детей, сколько икринок мечет рыба. Либо так называли ребёнка, появившегося на свет в сезон нереста — распространённая практика у многих народов, где мирские имена давали по природным циклам.

Существует иная версия, возводящая фамилию к тюркскому имени Кульмай. В этом случае значение основы — «раб, слуга, помощник». Обе гипотезы имеют право на существование, но финно-угорская выглядит убедительнее: фамилия Кульмяев характерна для регионов, где исторически жили коми, удмурты и марийцы, а не для тюркоязычных областей. Суффикс -ев указывает на русскую модель образования фамилий: «чей?» — Кульмяев, то есть сын или потомок Кульмяя.

Словообразовательная модель проста: к основе Кульмяй добавили патронимический суффикс -ев. В русской традиции фамилии на -ев образовывались от имён и прозвищ, оканчивающихся на -й или мягкий согласный. Таких фамилий в России десятки тысяч, и Кульмяев — одна из них, но с редкой, не славянской, а финно-угорской основой. Это делает её интересной для этимолога: она отражает давние контакты русского населения с соседними народами.

Если говорить о географии, то Кульмяевы встречаются преимущественно в Пермском крае, Кировской области и Удмуртии — на территории исторического расселения финно-угорских племён. Встречаемость фамилии невысокая, что типично для имён, не ставших популярными в масштабах всей страны.