Фамилия Улукпанов — тюркская по происхождению, и её разумнее всего рассматривать в контексте казахской или башкирской ономастики. В основе лежит личное имя Улукпан, которое состоит из двух корней: «улу» (улуг) — «великий, старший, большой» и «пан» — иранский компонент, означающий «господин, владыка, защитник». Таким образом, имя Улукпан можно перевести как «великий господин» или «старший владыка». Это составное имя характерно для мусульманских народов, где персидские элементы («пан», «бек», «мирза») нередко соединялись с тюркскими определениями.

Фамилия образована по русской патронимической модели с суффиксом -ов: от имени отца (Улукпан) сделали фамилию для сына (Улукпанов). Суффикс -ов здесь — самый распространённый способ русификации тюркских фамилий в XIX–XX веках. Если бы фамилия складывалась внутри тюркской среды, она могла бы звучать как Улукпанулы (сын Улукпана), но при записи в российских метриках или переписях использовали стандартную русскую форму.

Географически фамилия Улукпанов встречается прежде всего в Казахстане, а также среди башкир и татар. В России она редка, но фиксируется в Оренбургской, Челябинской областях и в Башкортостане — регионах, где исторически жили тюркоязычные народы, принимавшие православие или попадавшие в ревизские сказки. Не исключено, что предки носителя фамилии были скотоводами или воинами, так как имя «великий господин» давали в семьях, желавших подчеркнуть статус или силу ребёнка.

С точки зрения словообразования, фамилия не имеет суффикса -ин или -ский, что указывает на её позднее закрепление — скорее всего, в конце XIX века, когда массово оформлялись фамилии у казахов и башкир. Спорных версий здесь немного: корень «улу» иногда путают с монгольским «улус» (народ, государство), но в данном случае связь с тюркским «улу» (великий) гораздо прямее и подтверждается распространённостью подобных имён у казахов — Улукбек, Улукман.