Фамилия Кулубаева образована по самой распространённой в русском языке модели — с помощью патронимического суффикса -ев (вариант -ов после мягких и шипящих основ). Основа здесь — мужское имя или прозвище Кулубей, Кулубай. Женская форма фамилии указывает, что её носительница — потомок человека по имени Кулубей. В русской традиции такие фамилии закрепились за женщинами как производные от мужской фамилии Кулубаев.

Корень «Кулуб-» — тюркского происхождения. В языках казахском, киргизском, башкирском слово «кулубай» или «колубай» можно разобрать на две части: «кул» (раб, слуга, а в переносном смысле — преданный человек) и «бай» (богач, хозяин, господин). Буквально имя Кулубай могло означать «богатый слуга» или «преданный господин». Однако в тюркской антропонимике такие сложные имена часто давали с пожелательным смыслом: мальчик должен был вырасти верным, уважаемым человеком, который сам станет хозяином. Вторая версия, менее вероятная, возводит основу к «кулун» — жеребёнок, но тогда форма была бы Кулунбаев.

Фамилия Кулубаева почти наверняка несёт следы сословной истории. В дореволюционной России фамилии на -ев у тюркских народов часто получали не рядовые кочевники, а представители аульной знати, старшины или люди, состоявшие на военной и чиновничьей службе. Именно они первыми фиксировали фамилии в документах. Поэтому предки Кулубаевых, скорее всего, были не безземельными батраками, а зажиточными скотоводами, биями или волостными управителями в степных регионах — на территории современного Казахстана, Киргизии или Оренбуржья.

Географически фамилия сегодня встречается в основном в Казахстане и Киргизии, а также среди выходцев из этих стран в России. В русском контексте она редкая и почти всегда указывает на тюркские корни носителя. В написании путаницы почти не бывает: вариант через «о» (Колубаева) встречается, но реже и считается ошибочным с точки зрения исходного имени.

Словообразовательный нюанс: в фамилии Кулубаева суффикс -ев, а не -ин, хотя основа оканчивается на -ай. Это типично для заимствованных имён: фамилии от тюркских основ на гласный или -й получают -ев, а не -ин. Сравните: Кулубаев, но, например, Батаев, Токаев.