Фамилия Кутлугалямов — наглядный пример того, как в русской фамилии соединились два тюркских слова, а сама она приобрела типично русское окончание. Её основа — составное мужское имя Кутлугалям, которое в переводе с татарского или башкирского означает «счастливая наука» или «благодатное знание» (от «котлы/кутлы» — счастливый, благодатный и «галям» — мир, вселенная, а также знание, наука). Встречается и другой оттенок: «счастливый мир», где «галям» берётся в значении «вселенная, свет». Имя это — арабского происхождения, но в тюркской среде оно обросло местным значением, став пожеланием ребёнку удачи и мудрости.

Модель образования фамилии проста и показательна. Русский патронимический суффикс -ов присоединился к тюркскому имени, и получилась форма «чей?» — Кутлугалямов, то есть сын Кутлугаляма. Такая схема (тюркское имя + русский суффикс) — одна из самых распространённых для фамилий татар, башкир и других народов Поволжья и Приуралья, которые вошли в состав Российского государства. Фамилия не дворянская и не крестьянская в строгом смысле слова — она указывает на происхождение из служилых татар, торговцев или духовного сословия, где было принято давать детям арабские имена с религиозным или философским подтекстом.

Географически фамилия Кутлугалямов привязана к зоне расселения казанских татар и башкир. Чаще всего её носители встречаются в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Встречаются и варианты написания — Кутлугалямов, реже Кутлугалямов с ударением на второй слог, но основа остаётся неизменной.

Отдельного внимания заслуживает редкий для русских фамилий элемент «-галям». В отличие от более частых «-улла» (Абдулла, Гайнулла) или «-дин» (Нурутдинов), «галям» — книжное, учёное слово, которое в составе фамилии выдаёт не просто верующего человека, а семью, где ценили образование и грамотность. Поэтому предки носителя этой фамилии могли быть муллами, учителями при медресе или переписчиками книг — людьми, для которых «счастливая наука» была не абстрактным пожеланием, а реальным делом жизни.