Фамилия Нурлыгилемовы — редкий пример сложносоставной фамилии, которая целиком строится на двух мусульманских именах. Вопреки привычной для русских фамилий модели, где основа — это прозвище, ремесло или мирское имя, здесь мы видим прямую фиксацию полного личного имени родоначальника. Разбираем её по частям: первая основа — Нурлы, что в переводе с арабского значит «лучистый, лучезарный». Вторая — Гилем, восходящая к арабскому корню со значением «наука, знание, просвещение». Сложенное вместе имя Нурлыгилем родители могли дать сыну как пожелание: пусть он вырастет мудрым, станет просвещённым человеком или талантливым учёным.

Такая модель образования — сращение двух полных имён в одно — встречается в тюркской и мусульманской традиции чаще, чем кажется. Но в русской фамильной системе она смотрится необычно: обычно двойные имена либо сокращались, либо одно из них становилось отчеством. Здесь же фамилия сохранила исходную конструкцию без усечений, что говорит о позднем и, вероятно, сознательном оформлении. Судя по структуре, фамилия закрепилась не в XV–XVII веках, как утверждают популярные родословные легенды, а значительно позже — в тот период, когда у татар, башкир и других тюркских народов начали массово появляться фамилии по отцу. Это происходило в основном в XIX — начале XX века.

Происхождение рода, скорее всего, связано с выходцами из Золотой Орды или с более поздними тюркскими переселенцами — печенегами, половцами или их потомками. Однако утверждение, что фамилия уходит корнями в XV–XVII века и что сведения о восточном происхождении «подтверждаются соответствующим именем родоначальника», требует оговорки. Само имя действительно восточное, но фамилия как таковая — явление более позднее. В XV–XVII веках у тюркских народов фамилий в современном понимании не было: использовали имя отца, деда или родовое прозвище. Поэтому корректнее говорить, что корни имени уходят вглубь веков, а сама фамилия оформилась позже, когда потомки этого Нурлыгилема стали писаться по отцу.

Суффикс -ов в окончании указывает на русскую адаптацию: так фамилию «обрусели» при документальном оформлении. Это типичная история для многих нерусских фамилий, вошедших в обиход в смешанной среде. Проникновению таких основ в русскую фамильную систему способствовал и тот факт, что среди российского дворянства было много выходцев из татарских и других восточных родов. Они принимали православие, получали поместья и вместе с этим — русские патронимические суффиксы. Впрочем, Нурлыгилемовы могли оставаться и мусульманами: в Поволжье и на Урале фамилии с арабскими корнями и русским окончанием встречаются сплошь и рядом, и это не говорит о крещении рода.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Нурлыгилемовы стоят особняком. Чаще встречаются Нурлыгаяновы, Нурлыбаевы или просто Нурлымовы — там основа короче и легче для произношения. Полная форма Нурлыгилемов — редкость, и именно она делает фамилию ценным памятником восточной письменности и культуры, сохранившим целое имя-пожелание, которое в бытовой речи давно бы сократилось. Сегодня носители этой фамилии могут считать себя обладателями не просто родового имени, а зашифрованного благословения предков на мудрость и знания.