Фамилия Мачульников образована от прозвища или нецерковного имени Мачульник. Основа здесь — слово «мачула» или «мачуля», которое в южных и западных говорах означало «мотыга», «тяпка» — простой сельскохозяйственный инструмент для рыхления почвы. Суффикс -ник указывает на деятеля: мачульник — тот, кто работает мачулой, то есть земледелец, пахарь. Вполне вероятно, что прозвище закрепилось за крестьянином, чья работа была связана с тяжёлым ручным трудом в поле.

Модель образования фамилии типична для восточнославянской ономастики: сначала возникло прозвище на -ник, затем к нему добавился патронимический суффикс -ов, дающий ответ на вопрос «чей?» — сын Мачульника. Таким образом, Мачульников — это «потомок человека по прозвищу Мачульник». Фамилии на -ников встречаются реже, чем на -ов или -ин, что делает эту форму более редкой и локальной.

Слово «мачула» имеет тюркские корни (ср. турецкое maçula — «мотыга»), что неудивительно для южнорусских говоров, испытавших влияние кочевых народов. Географически фамилия Мачульников, скорее всего, зародилась в чернозёмных регионах — на Дону, Кубани или в южной части бывшей Курской губернии, где земледелие было основным занятием.

Встречается и другая, менее убедительная версия: связь с диалектным «мачулить» — «махать, размахивать». Тогда прозвище могло относиться к человеку с резкими, размашистыми движениями. Но более надёжным остаётся объяснение через орудие труда: фамилия прямо указывает на род занятий предка — крестьянина-земледельца.