Фамилия Нюкалов происходит от личного именования Нюкал, которое, по всей видимости, связано с древним тюркско-монгольским словом «нокай» (в другом произношении — «нугай»), означающим «собака». В восточном летоисчислении, основанном на двенадцатилетнем животном цикле, «нокай ил» — это год Собаки, одиннадцатый по счету. Человека, появившегося на свет в этот год, в тюркской среде могли прозвать Нюкалом, и от этого прозвища впоследствии и образовали фамилию Нюкалов.

Модель образования здесь простая и привычная: к основе Нюкал добавили типичный русский патронимический суффикс -ов, который отвечает на вопрос «чей?» и означает «сын Нюкала» или «потомок Нюкала». Так что буквально фамилия означает «принадлежащий роду Нюкаловых». Подобная схема встречается у множества русских фамилий, но редкая основа делает её заметной на общем фоне.

Стоит оговориться: версия со словом «собака» — не единственная, но наиболее правдоподобная. Другие объяснения, например, связь с диалектными глаголами вроде «нюкать» (окликать, звать), выглядят слабее, потому что не дают ясного ответа, почему прозвище закрепилось именно в такой форме. Зооморфные прозвища у тюркских народов были широко распространены, и имя Нюкал вполне могло попасть в русскую среду через контакты с кочевниками или через татарское население, а затем обрусело.

В архивных документах начала XX века фамилия встречается в разных концах страны. Например, Нюкалов Григорий Изосимович родился в 1881 году и проживал в Кемеровской области, а Нюкалов Иван Емельянович появился на свет в 1894 году в селе Гулькое Волынской губернии и значился русским. Такой разброс — от Сибири до западных губерний — говорит о том, что фамилия не была привязана к одному региону, а её носители уже к тому времени давно обрусели и расселились по стране.