Фамилия Улюкова — женская форма фамилии Улюков. В основе её лежит тюркское имя или прозвище, что неудивительно: фамилия встречается в Поволжье, на Урале и в Сибири, в зонах активных контактов русских с татарами, башкирами и чувашами.

Корень «улюк» восходит к тюркскому «өлүк» — «мёртвый, мертвец», либо к диалектному «улюк» в значении «падаль, дохлятина». Прозвище Улюк могли дать человеку с болезненным, бледным видом, а возможно — могильщику или тому, кто занимался утилизацией павших животных. Не исключено, что в некоторых говорах слово имело переносное значение — «вялый, медлительный». Встречаются и более безобидные версии: от имени Улюк (уменьшительное от тюркских имён с компонентом «ул» — сын) или от чувашского «улăх» — «луг, пойма» (прозвище по месту жительства).

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Улюков — сын или потомок Улюка. Модель образования типична для русских фамилий, возникших в XVI–XVII веках, когда крестьяне и посадские люди получали фамилии по имени или прозвищу отца. В документах фамилия фиксируется с XVIII века: в ревизских сказках Симбирской губернии 1744 года упоминаются крестьяне Улюковы, а в метрических книгах Оренбургской губернии XIX века — мещане и казаки с этой фамилией.

В отличие от более распространённой фамилии Ульянов (от имени Ульян), Улюков сохраняет редкую тюркскую основу, что делает её ценной для историков диалектов и межэтнических контактов. Носительницы фамилии Улюкова могут проследить свои корни до крестьянского или казачьего сословия юго-востока России, где смешивались славянские и тюркские традиции именования.