Фамилия Улканбаев — редкая и отчетливо указывающая на тюркское, скорее всего казахское или башкирское, происхождение. Её основа — составное мужское имя Улканбай, где первая часть «улкан» означает «большой», «великий», «старший», а вторая — «бай» (господин, богач, хозяин). Таким образом, имя можно перевести как «великий господин» или «старший богатырь». Фамилию образовали по стандартной для тюркских народов модели: к имени отца (Улканбай) добавили русский патронимический суффикс -ев, который при советской паспортизации закрепил родовое имя за потомками.

Словообразовательная модель здесь проста и типична для казахских фамилий, оканчивающихся на -ев/-ов. В отличие от русских фамилий, где суффикс -ев часто присоединяли к основе на мягкий согласный (Сергеев), в тюркских фамилиях он стал универсальным способом русификации национальных имен. Интересно, что в самом казахском языке отчество или фамилия звучали бы как Улканбайулы (сын Улканбая), но при записи в документы выбрали привычную для имперской и советской бюрократии форму.

Географически фамилия Улканбаев почти не встречается за пределами Казахстана и прилегающих регионов России (Оренбургская, Астраханская области). Это говорит о том, что родословная, скорее всего, ведет начало от оседлых скотоводов или земледельцев, получивших фамилию в конце XIX — начале XX века, когда проходила массовая фиксация имен. В отличие, например, от фамилий на -ин, которые в тюркской среде тоже встречаются, но реже, Улканбаев четко обозначает патрилинейное наследие: предок по мужской линии носил имя Улканбай.

Стоит отметить, что имя Улкан не стоит путать с монгольским «улхан» (красный) — это разные корни. В тюркских языках «улкан» однозначно связано с размером и статусом. Поэтому первый носитель этого имени мог быть либо физически крупным человеком, либо занимать высокое положение в родовой иерархии. Фамилия не имеет отношения к дворянству или знатному сословию в европейском смысле — она просто фиксирует личное прозвище или пожелательное имя, данное ребенку.