Фамилия Кюлбяковы — редкий случай, когда в основе лежит не славянское, а тюркское прозвище, и это сразу бросается в глаза даже человеку, далёкому от ономастики. Корень «кюлбяк» (или «кюльбяк») восходит к тюркским языкам, где «кюль» означает «пепел», «зола». Вторая часть — «бяк» — может быть вариантом слова «бек» (господин, князь) или же диалектным прозвищным суффиксом. Таким образом, исходное прозвище Кюлбяк могло означать «пепельный князь» или «зольный господин» — образное имя, которое давали либо человеку с пепельно-серыми волосами, либо тому, кто жил у пепелища, либо, что ещё вероятнее, потомку обедневшего татарского мурзы или бека. Словообразовательная модель здесь типична для русских фамилий тюркского происхождения: к основе на твёрдый согласный добавляется суффикс -ов, образующий фамилию по отчеству — «сын Кюлбяка». Суффикс -ы во множественном числе (Кюлбяковы) указывает на целый род.

С географической точки зрения, Кюлбяковы — фамилия, характерная для Поволжья и Приуралья, особенно для татарской и башкирской среды, а также для русских крестьян, живших по соседству и перенявших тюркские прозвища. В дореволюционных переписях она встречается в Казанской, Уфимской и Оренбургской губерниях. Носители этой фамилии, как правило, были либо служилыми татарами, либо государственными крестьянами, и их предки могли быть выходцами из Казанского ханства, перешедшими на русскую службу. Интересно, что фамилия сохранила редкую букву «ю» в корне — это указывает на то, что при адаптации тюркского звука «ү» (умлаутное у) использовали кириллическое «ю», что нечасто встречается в фамилиях, обычно тюркские корни передаются через «у» или «и».

Спорных версий здесь немного. Иногда пытаются связать «кюлбяк» с финно-угорскими корнями, но это малоправдоподобно: в марийском или мордовском языках нет близкой по звучанию лексики с таким значением. Тюркская версия надёжнее ещё и потому, что в татарском языке есть слово «көлбәк» (пепелище, зола), а в башкирском — «көлбәк» с тем же смыслом. Так что прозвище могло быть чисто бытовым — человек, работавший у печи, золы, или же тот, кто жил на месте старого пожарища. В любом случае, фамилия Кюлбяковы — это не просто имя, а метка, указывающая на смешение культур и историю переселения народов в центральной России.