Фамилия Кульмякова образована от мужского имени или прозвища Кульмяк. В её основе лежит тюркский корень «куль» («кул»), который в разных тюркских языках означает «раб», «слуга», а также «невольник». В составе сложных имён этот корень часто использовался как компонент, указывающий на покорность богу или на принадлежность к определённому сословию. Вторая часть, «мяк», скорее всего, является адаптацией тюркского суффикса или слова, придающего имени значение принадлежности или уменьшительности. Таким образом, Кульмяк — это человек, связанный с «кулом», либо уменьшительная форма от имени Куль, Кулбай или подобного.

Фамилия стоит в ряду таких однокоренных, как Кульков, Кульбаев, Кульмаметов, но отличается именно суффиксом -як, который в русских фамилиях встречается редко и часто указывает на восточное, татарское или башкирское происхождение основы. В русском языке суффикс -як (Кульмяк) мог быть переоформлен из тюркского -ак/-як, который в именах означал носителя признака. Поэтому Кульмяк — это «тот, кто из кулов» или «маленький кул».

Наиболее вероятная версия — прозвище Кульмяк давали человеку невысокого роста или зависимого положения, но со временем оно утратило уничижительный смысл и стало родовым именем. Поскольку фамилия имеет явные тюркские корни, её носители, скорее всего, происходят из среды татар, башкир или других народов Поволжья и Приуралья, где такие имена были распространены. В русской среде фамилия закрепилась через крещение или обрусение, а суффикс -ов (-а) указывает на принадлежность: «чей?» — Кульмяков, то есть потомок Кульмяка.

Географически фамилия Кульмякова встречается в регионах с исторически смешанным русско-тюркским населением: в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях. Встречается и в других частях России, но реже. Сословно предки Кульмяковых могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми из татарских мурз, принявших православие, но точных данных о едином сословном происхождении нет — фамилия слишком локальная и не аристократическая.

В отличие от более частых фамилий на -ов, Кульмякова сохранила редкую основу, которая не имеет однозначного славянского толкования. Попытки вывести её от русского слова «куль» (мешок) или «мякать» (мять) лингвистически слабы: суффикс -як не характерен для таких значений, а звуковой состав не даёт убедительной мотивации. Поэтому тюркская версия остаётся основной и наиболее обоснованной.