Фамилия Ульменов — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В отличие от большинства русских фамилий на -ов, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров) или профессий (Кузнецов), основа Ульмен- явно тюркского или арабского корня. Наиболее вероятная версия: фамилия восходит к мужскому имени Ульмен — варианту имени Ульман, которое в тюркских языках означает «учёный», «знающий» (от арабского ‘ālim — «знающий, учёный»). В таком случае предок носителя фамилии мог быть человеком образованным, возможно, муллой, учителем или писарем.

Менее распространённая гипотеза связывает Ульмен- с тюркским словом «ульма» (яблоко) или диалектным «ульмен» (вид растения), но это менее убедительно: прозвища от названий плодов в тюркской среде встречаются, но фамилии на -ов от них образуются редко. Суффикс -ов указывает на русскую адаптацию: так оформляли фамилии выходцев из татарских, башкирских или казахских родов, переходивших на русскую службу или переселявшихся в центральные губернии. Географически фамилия Ульменов встречается в Поволжье (Татарстан, Башкортостан) и на Урале, что подтверждает тюркское происхождение.

Примечательная деталь: фамилия могла возникнуть и как патроним от имени Ульмен (сын Ульмена), но в письменных источниках XVII–XVIII веков она почти не фиксируется — это говорит о её позднем оформлении, скорее всего, в XIX веке, когда крестьянам и инородцам массово давали фамилии по отцу. Встречаются варианты написания Ульманов, что может быть следствием неграмотной записи или диалектного произношения.