Фамилия Кульзенева образована от мужского прозвища или имени Кульзень, а оно, скорее всего, восходит к тюркскому слову «кульзе» — так в некоторых диалектах называли сосуд для воды, кувшин, иногда — меру жидкости. В русских говорах слово «кульзень» могло означать нечто короткое, обрубленное, культявое (от «культя»). Но тюркская версия выглядит правдоподобнее: фамилия встречается в Поволжье и Приуралье, где веками жили татары, башкиры и другие тюркские народы. Прозвище Кульзень могли дать гончару, торговцу посудой или человеку с характерной внешностью, напоминавшей округлый кувшин.

Суффикс «-ев» указывает на принадлежность: Кульзенев — сын Кульзеня. Форма Кульзенева — женская или исходная (как вариант, закреплённый в документах через жену или вдову). Такое окончание встречается реже, чем стандартное «-ов», и часто выдает северные или восточные говоры, где фамилии на «-ев» нередко заменяли «-ов» после мягких согласных.

С точки зрения словообразования, фамилия нестандартна: корень «кульз-» редок, аналогов в русском ономастиконе почти нет. Известны фамилии Кульзенков, Кульзин, но Кульзенева стоит особняком. В списках дворянских родов её нет, что намекает на крестьянское или мещанское происхождение.

Достоверно проследить географию фамилии сложно: переписи XIX века фиксируют Кульзеневых в Вятской и Пермской губерниях, а также среди уральских казаков. В советское время носители расселились по Сибири и Казахстану.

Единственная правдоподобная версия — прозвищная, от тюркского «кувшин». Другие гипотезы (например, от финно-угорского «кул» — рыба) не выдерживают критики из-за отсутствия словообразовательных параллелей.