Фамилия Цулуйко — одна из тех, что сразу обращает на себя внимание необычным звучанием. Её основа — не имя и не профессия, а прозвище, которое в украинской и южнорусской среде могло быть дано человеку с определённым складом характера или привычкой.

Корень здесь — «цул-», который восходит к глаголу «цулити». В украинском языке это слово означает «жалить, колоть» или, в переносном смысле, «приставать, донимать». Соответственно, «цулуйко» — это тот, кто «цулить», то есть человек колкий, язвительный или назойливый. Суффикс «-к-» в данном случае типичен для украинских прозвищ и фамилий, образованных от глагольных основ, и указывает на деятеля (сравните: «гуляйко» — гуляка, «знайко» — всезнайка). Таким образом, Цулуйко — это «колючка», «заноза» в переносном смысле.

Географически фамилия почти наверняка имеет украинские корни, скорее всего, из центральных или западных областей Украины, где такие прозвища были распространены. В России она встречается редко и, как правило, у потомков переселенцев с Украины. В письменных источниках XIX — начала XX века фамилия фиксируется в Подольской, Киевской и Полтавской губерниях.

Словообразовательная модель на «-ко» характерна для украинских фамилий, но в данном случае ударение падает на последний слог — Цулуйко́, что тоже типично для говоров Правобережной Украины. Родственных фамилий с тем же корнем немного: Цула, Цуленко, Цулик. Все они восходят к одному прозвищному гнезду.

Сословно предки Цулуйко, скорее всего, были казаками или крестьянами — прозвища такого типа редко давали дворянам или духовенству. Фамилия не получила широкого распространения и не стала «громкой», но сохранила яркий характер исходного прозвища.