Фамилия Улугбек — редкий случай в русском ономастиконе: она не славянская по происхождению, а тюркская, и пришла в Россию вместе с волнами переселений из Средней Азии. Её основа — мужское личное имя Улугбек, которое состоит из двух тюркских корней: «улуг» (великий, старший) и «бек» (господин, князь, правитель). Таким образом, имя переводится как «великий князь» или «старший господин». В форме фамилии оно закрепилась без изменений, без типичных русских суффиксов -ов, -ев или -ин, что сразу указывает на её позднее и нерусское оформление — скорее всего, в советское время, при паспортизации.

Фамилия Улугбек — это не прозвище и не указание на ремесло, а прямое наследование личного имени. В тюркской традиции такие имена давали с пожеланием, чтобы мальчик вырос влиятельным и уважаемым человеком. В отличие от русских фамилий, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), здесь нет христианского подтекста — это чисто светская, аристократическая по смыслу номинация. Носитель фамилии в прошлом мог происходить из семьи, где чтили родословную или стремились подчеркнуть статус.

Географически фамилия встречается в Узбекистане, Таджикистане, Казахстане и среди выходцев из этих регионов в России. В русском языке она сохраняет ударение на последнем слоге — Улугбе́к, что характерно для тюркских заимствований. Встречаются варианты написания с мягким знаком (Улугбекъ) в дореволюционных документах, но современная орфография стабильна.

С точки зрения словообразования, фамилия Улугбек стоит особняком: в ней нет суффикса принадлежности, который в русском языке обычно указывает на отчество («чей сын?»). Это так называемая «застывшая» форма имени, которая не склоняется по падежам в мужском роде. Женский вариант — Улугбек — не меняется, что создаёт трудности при заполнении документов, но это особенность всех фамилий на согласный, заимствованных из восточных языков.

Известных носителей фамилии в истории немного, но самое яркое имя — среднеазиатский астроном и математик XV века Мирзо Улугбек, внук Тамерлана. Правда, Улугбек в его случае — не фамилия, а прозвище-титул, ставшее частью имени. Однако именно этот исторический контекст придаёт фамилии дополнительный культурный вес: она ассоциируется с наукой, просвещением и имперским величием, а не с крестьянским или ремесленным прошлым.