Фамилия Кутулбаев образована от тюркского имени Кутулбай, что хорошо видно по её составу. Основа — Кутулбай, а суффикс -ев указывает на принадлежность: «чей?» — Кутулбаев, то есть сын или потомок Кутулбая. В тюркской ономастике имя Кутулбай состоит из двух частей: «кутул» (от глагола «кутулу» — спасаться, избавляться, выздоравливать) и «бай» (богатый, господин, хозяин). В буквальном смысле имя можно понять как «спасшийся господин» или «богатый избавлением», но в реальности такие имена часто давали с пожеланием благополучного исхода — например, после тяжелой болезни ребёнка или в знак надежды на его благополучие.

Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа имени оканчивалась на мягкий согласный или гласный звук (Кутулбай). Это типичная модель для фамилий тюркского происхождения, которые русифицировались в XIX–XX веках при записи в официальных документах. В казахском, башкирском, татарском и других тюркских языках фамилии такого типа встречаются часто, и география фамилии Кутулбаев — преимущественно южный Урал, Поволжье и северный Казахстан, где жили башкиры, казахи и татары.

Интересная деталь: в некоторых тюркских наречиях «кутул» может звучать как «котол» или «кутал», что даёт варианты написания фамилии — Куталбаев, Котолбаев. Но форма с «у» — Кутулбаев — самая распространённая. Она же и самая прозрачная для этимологии: имя Кутулбай фиксируется в метрических книгах и ревизских сказках XIX века, особенно среди башкирских и казахских родов.

Никаких сведений о дворянском происхождении фамилии нет — это крестьянская, скотоводческая, военная среда. Носители фамилии традиционно занимались скотоводством, земледелием, а в советское время — рабочими и интеллигентскими профессиями. Сегодня фамилия нередкая, но не массовая: по данным открытых источников, в России её носят несколько тысяч человек, в основном в Башкортостане, Оренбургской, Челябинской областях и в Татарстане.