Фамилия Макулбаев — тюркская по происхождению, и её основа — составное мужское имя Макулбай. Как и многие фамилии на -баев, она образована по простой модели: к имени отца добавили русский патронимический суффикс -ев, что в итоге дало значение «сын Макулбая».

Сам антропоним Макулбай сложился из двух частей. Первая — Макул — это, скорее всего, диалектный вариант имени Маулябирде (встречается также форма Маулямбирде). В переводе с арабского через тюркское посредничество оно означает «Аллахом данный», то есть «дарованный Богом». Вторая часть — Бай — в тюркских языках имеет значения «князь», «повелитель», «господин», «богатый и влиятельный человек». В целом имя Макулбай осмысляется как «господин, данный Аллахом» или «богатырь, дарованный Богом».

Такая двухосновная структура (имя + бай) типична для казахской, башкирской, татарской и других тюркских антропонимических традиций. Имена с компонентом «бай» давали мальчикам, желая им богатства, знатности или просто благополучной судьбы. Со временем имя Макулбай закрепилось за конкретным человеком, а его дети и внуки стали Макулбаевыми.

Фамилия Макулбаев встречается в Казахстане и среди тюркоязычных народов России, что подтверждает её географическую привязку к ареалу распространения казахского и близкородственных языков. В русских документах XIX — начала XX века такие фамилии фиксировались при переписях и учёте населения, когда тюркские имена адаптировали к русской грамматике.