Фамилия Мархулия — редкая и неочевидная для русского уха. Её форма сразу выдаёт нерусское происхождение: окончание -ия, а также отсутствие типичных славянских суффиксов -ов, -ин, -ский. Скорее всего, перед нами фамилия, пришедшая из языков Кавказа или, с меньшей вероятностью, из греческого или итальянского ареала.

Самая правдоподобная версия связывает Мархулия с грузинскими корнями. В грузинском языке есть фамилии на -ия (например, Гулия, Данелия), которые часто образуются от личных имён, прозвищ или названий местности. Основа «Марх-» может восходить к грузинскому слову «мархвали» (მარხვალი) — «пост» или «постный». В таком случае прозвище Мархули могли дать человеку, который строго соблюдал посты, или, напротив, иронично — тому, кто их нарушал. Суффикс -ия в грузинской ономастике указывает на принадлежность к роду, то есть Мархулия — «принадлежащий Мархули» или «из рода Мархули».

Другая, менее вероятная версия — греческое происхождение. Фамилии на -улия встречаются у понтийских греков (например, Папулия, Хараламбулия). В этом случае основу можно связать с греческим «мархос» (μάρχος) — устаревшим или диалектным словом, означавшим «молот» или «тяжёлый предмет». Тогда Мархулия могла быть прозвищем кузнеца или человека крепкого телосложения. Однако эта гипотеза слабее, так как слово «мархос» практически вышло из употребления.

Славянского происхождения у фамилии Мархулия нет. Если она и встречается в русскоязычной среде, то как результат миграции или смешанных браков. В дореволюционных метрических книгах такую фамилию можно найти среди грузинских дворян или мещан, а также у греков Причерноморья. Носителям фамилии стоит обратить внимание на семейные предания и регион, откуда родом предки: если это Грузия или Абхазия, версия с постом и религиозным прозвищем становится основной. Если же корни ведут к черноморскому побережью, стоит проверить греческие списки фамилий.