Фамилия Нурсултан — редкий случай, когда мы точно знаем не только корни, но и точную дату её массового появления. В отличие от крестьянских или дворянских родовых имён, эта фамилия — результат советской паспортизации и личного выбора, а не многовековой традиции.

Её основа — составное тюркское имя Нурсултан, которое распространено у казахов, башкир, татар и народов Кавказа. Первая часть, «нур» (свет, луч), восходит к арабскому, вторая — «султан» (властитель, правитель) — арабско-тюркского происхождения. В сумме имя означает «сияющий правитель» или «светоч власти». Фамилию образовали по русской модели: к полной форме имени добавили нулевой суффикс (то есть взяли имя целиком, без изменений), что нетипично. Обычно русские фамилии образуются через суффиксы -ов/-ев или -ин, но здесь мы видим «кальку» с восточной традиции, когда фамилия просто совпадает с именем.

Главный всплеск появления фамилии Нурсултан пришёлся на конец XX века. После обретения Казахстаном независимости и особенно после избрания Нурсултана Назарбаева президентом, многие казахские семьи, носившие имя Нурсултан, стали оформлять его как фамилию. Раньше, в советское время, такое имя чаще записывали как отчество или оставляли без фамилии вовсе. Поэтому подавляющее большинство носителей фамилии Нурсултан — казахи, и их родословная, как правило, не уходит глубже 1990-х годов.

С точки зрения словообразования, это так называемая «антропонимическая фамилия» — произведённая напрямую от личного имени без добавочных суффиксов. В русском ономастиконе она стоит особняком: её не спутаешь с Нурсултановым или Нурсултановским. Если встретите человека с такой фамилией, почти наверняка он либо сам менял документы, либо его родители сознательно выбрали это имя в качестве родового в постсоветское время. Искать древние корни или сословную принадлежность здесь бессмысленно — это фамилия-современник.