Фамилия Сербулатова — женская форма фамилии Сербулатов, и её происхождение стоит искать в тюркских языках. Основа фамилии — составное личное имя Сербулат, которое образовано от двух корней: «сер» (тюрк. «голова», «глава», «главный») и «булат» (от персидского «пулад» — сталь, высококачественная сталь, булат). Таким образом, имя Сербулат можно перевести как «главный, как булат» или «первая сталь» — в переносном смысле «несгибаемый, крепкий, главный воин». Эта модель имянаречения (сложение с эпитетом «сер») была распространена у многих тюркских народов — татар, башкир, казахов, ногайцев.

Слово «булат» в русскую культуру вошло именно из тюркского посредничества, но сам корень — персидский. В древнерусских летописях и сказаниях «булат» символизировал прочность, остроту и воинскую доблесть. Поэтому имя Сербулат — это не бытовое, а скорее «титульное» или «программное» имя, которое родители могли дать сыну в надежде на его силу и лидерство. Суффикс -ов в мужской форме фамилии указывает на принадлежность: «Сербулатов» буквально означало «сын Сербулата» или «из рода Сербулата».

Поскольку фамилия явно тюркская по корням, её носители — потомки выходцев из татарской, башкирской или казахской среды, которые могли перейти в русское сословие или просто получить фамилию по отцу при переписях. В отличие от более распространённых фамилий на -ин или -ский, форма на -ов с тюркским именем в основе типична для так называемых «русских фамилий тюркского происхождения» — их много в среде служилых татар, казаков и крещёных народов Поволжья. Географически фамилия тяготеет к Оренбуржью, Башкортостану, Татарстану, а также к казачьим областям Южного Урала, где тюркский и славянский миры веками жили рядом.

Стоит отметить, что фамилия Сербулатова — не очень частая, но и не уникальная. Её редкость объясняется тем, что исходное имя Сербулат было менее популярным, чем, например, Ахмет или Булат. Встречаются также варианты написания через «а» — Сарбулатова, что может быть связано с диалектным произношением (замена «е» на «а» в безударной позиции или в акающих говорах). В любом случае, значение корня остаётся тем же — «главный булат», то есть человек, которому желали быть твёрже лучшей стали.