Фамилия Нурлыхаков — классический пример тюркской модели образования фамилий с помощью русского патронимического суффикса -ов. Основа здесь — имя Нурлыхак, которое бытует у башкир, татар и казахов. Если разобрать его по частям, получается прозрачная картина: «нур» (свет, луч) и «лыхак» (достойный, заслуживающий). В целом имя означает «достойный света» или «заслуживающий сияния» — типичный для исламского именника комплиментарный антропоним, пожелание ребёнку праведной, светлой жизни.

Способ образования — «имя + суффикс -ов» — самый массовый в русской фамильной системе. Когда в XIX — начале XX века тюркские народы Российской империи получали фамилии, их часто записывали по той же схеме, что и русские: брали имя отца и прибавляли -ов или -ев. Так Нурлыхак стал Нурлыхаковым. Суффикс -ов в этом случае не указывает на этническое происхождение, а лишь на канцелярский порядок оформления документов.

Географически фамилия тяготеет к Башкортостану и Татарстану, реже встречается среди казахских родов, где, впрочем, могла сохраниться в форме Нурлыхакулы или Нурлыхаков. В башкирской среде имя Нурлыхак встречается и как самостоятельное, и как часть двусоставных имён — например, Нурлыхан. Поскольку фамилия не принадлежит к числу широко распространённых, её носители, скорее всего, ведут родословную от одного или нескольких патриархальных родов в пределах конкретного села или волости.

С точки зрения сословной принадлежности, Нурлыхаковы — это, как правило, потомки крестьян-башкир или тептярей (сословие, объединявшее башкир, татар и других тюрков, не входивших в военно-служилое сословие). Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что типично для фамилий, образованных от личных имён без дополнительных приставок или окончаний, указывающих на знатное происхождение.

Интересная деталь: в некоторых записях метрических книг XIX века фамилию могли писать как Нурлыхаков — с буквой «ы» после корня «нур». Это не ошибка, а отражение местного произношения: в тюркских языках гласные в заимствованных арабских словах часто редуцируются или меняются под влиянием гармонии гласных. Так что оба написания — Нурлыхаков и Нурлыхаков — могут быть вариантами одной и той же фамилии, зафиксированными разными писарями.