Фамилия Кулюкин образована от тюркского имени Кулюк. В переводе с тюркских языков оно означает «ловкий, проворный» — так могли назвать ребенка, желая ему сноровки и удачливости. Эта версия считается основной, поскольку тюркские имена с таким значением встречаются в антропонимиконе Поволжья и Приуралья, где фамилия исторически распространена.

Существует и другая гипотеза, но она менее правдоподобна. Согласно ей, в основе фамилии лежит прозвище Кулюка, которое выводят из диалектного глагола «кулюкать» — «играть в прятки». В таком случае Кулюкой называли завзятого любителя этой игры. Впрочем, то же прозвище мог получить и человек, подражавший птичьим голосам: «кулюкать» в некоторых говорах означало подзывать или передразнивать птиц.

Фамилия оформлена типичным русским суффиксом принадлежности -ин, который указывает на происхождение от лица: «чей?» — Кулюкин, то есть сын или потомок Кулюка (Кулюки). Модель образования проста и характерна для фамилий, возникших в среде крестьянства и посадских людей в XVI–XVII веках. По сословной принадлежности предки Кулюкиных, скорее всего, были государственными или помещичьими крестьянами, реже — служилыми людьми, получившими фамилию по прозвищу.