Фамилия Улугаев ведет свое от восточного имени Улугай, которое, скорее всего, восходит к тюркскому слову «улуг», то есть «великий». Вполне вероятно, что родители, нарекая своего ребенка таким именем, желали, чтобы он вырос знаменитым человеком и занял высокое положение в обществе. Согласно другой гипотезе, имя Улугай является вариантом имени Улукай, которое, возможно, образовано от тюркского слова «улу» (что означает «старший») с помощью уменьшительно-ласкательного суффикса -кай. Исходя из этого, можно предположить, что такое имя могли дать старшему сыну. Таким образом, потомок человека, которого звали Улугай, со временем получил фамилию Улугаев.