Фамилия Улубеков — яркий пример тюркского наследия в русском ономастиконе. Её основа — составное мужское имя Улубек, которое на языках тюркской группы (татарском, башкирском, кумыкском, ногайском и других) означает «великий князь» или «великий бек»: от «улу» (великий, большой) и «бек» (князь, господин, правитель). Таким образом, фамилия буквально переводится как «потомок великого бека».

Фамилия образована по русской патронимической модели с суффиксом -ов, который присоединялся к именам и прозвищам, оканчивающимся на согласный. В данном случае к основе Улубек- добавили -ов, что дало значение «сын Улубека» или «принадлежащий роду Улубековых». Это типичный способ русификации тюркских имён: в документах XVI–XIX веков, когда татарская и башкирская знать активно входила в состав русского дворянства, их имена часто оформляли именно таким суффиксом.

Встречаются варианты написания — Улюбеков, Улубеков, а также родственная фамилия Улумбеков. Разница в написании может быть связана с диалектными особенностями произношения: в некоторых тюркских говорах звук «у» в начале слова мог редуцироваться или заменяться на «ю» под влиянием русского языка.

Само имя Улубек было престижным, его давали в знатных семьях, особенно у ногайцев и крымских татар. В русских родословных книгах встречаются упоминания служилых татар с этим именем, которые после присоединения Казанского и Астраханского ханств переходили на службу к московским царям. Поэтому носители фамилии Улубеков — потомки, скорее всего, не простых кочевников, а представителей тюркской аристократии, чьи предки носили титул бека.

В современной России фамилия распространена в Поволжье, на Урале, в Дагестане и среди татарской диаспоры. Встречается она и в Казахстане, и в Кыргызстане, но там чаще бытует как имя Улубек, а фамилия образуется по местным моделям (Улубеков, Улубекулы).