Фамилия Нефтулаев — редкий случай в русском ономастиконе, где арабское имя прижилось не через тюркское посредничество, а напрямую, с сохранением исходной огласовки. В её основе лежит мужское имя Нефтула (варианты — Нафтула, Нефтулла), которое восходит к арабскому Нафтуллах — «дыхание Аллаха» или «благоухание Аллаха». В исламской традиции это имя связано с представлением о божественной благодати, которая разлита в мире как аромат.

Модель образования фамилии проста и прозрачна: к основе Нефтула- добавлен русский патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность потомку человека с таким именем. То есть Нефтулаев буквально означает «сын Нефтулы». Суффикс -ев, а не -ов, появился потому, что основа оканчивается на мягкий согласный звук (в имени Нефтула конечное -а после мягкого согласного даёт притяжательную форму на -ев, а не на -ов). Это стандартная модель для фамилий, образованных от имён на -а, -я.

Географически фамилия тяготеет к регионам с компактным проживанием мусульманских народов Поволжья и Приуралья — татар, башкир, а также к азербайджанцам и народам Дагестана. В русских переписных книгах XVII–XVIII веков она не встречается, что косвенно указывает на более позднее закрепление — скорее всего, в XIX веке, когда у тюркских и кавказских народов начался массовый переход от отчеств к наследственным фамилиям.

Любопытная деталь: имя Нефтула — это не калька с арабского, а его живое бытование в народной среде, где «дыхание» (нафас) осмыслилось как «благоухание» (нефт). Поэтому фамилия Нефтулаев — не про нефть (хотя созвучие с этим словом напрашивается), а про аромат божественного присутствия. Встречаются варианты написания с одной «ф» — Нефтулаев, и с удвоенной — Нефтуллаев; первый вариант, как более краткий, чаще фиксируется в документах.

Социально носители фамилии в прошлом — в основном крестьяне и ремесленники, реже — муллы и торговцы. В дворянских родословных книгах Российской империи фамилия не зафиксирована, что соответствует её позднему происхождению и преимущественно податному сословию предков.