Фамилия Улюлю — редкий случай в русском ономастиконе. В ней нет привычных фамильных суффиксов -ов, -ин или -ский, а основа звучит как междометие или звукоподражание. Такая модель образования — от прозвища, данного по характерному выкрику или звуку, — встречается у единичных фамилий (например, Ау, Ох). Чаще всего так называли человека за манеру кричать, аукать или издавать резкие гортанные звуки, возможно, при оклике или охоте. В русских говорах «улюлю» — это возглас, которым травят зверя, подбадривают собак на охоте. Отсюда прозвище Улюлю мог получить либо охотник, либо человек с громким, «лающим» голосом.

Словообразовательная модель проста: прозвище перешло в фамилию без изменений, что характерно для украинской и южнорусской традиции, где нередки фамилии в форме чистого существительного или междометия (Гайдай, Нечай, Баю). В северных и центральных областях России такую основу скорее оформили бы суффиксом — Улюлин, Улюлюкин, но сохранение исходного звучания Улюлю указывает на южные или западнорусские корни носителей.

Географически фамилия Улюлю встречается исключительно редко, в основном в единичных записях по Курской, Воронежской областям и на Украине. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках она почти не фиксируется, что говорит о позднем закреплении — возможно, в XIX веке, когда крестьянам давали фамилии по уличным прозвищам. Сословно носители, скорее всего, были из однодворцев или государственных крестьян, не имевших наследственных фамилий до реформы.

Спорные версии, связывающие Улюлю с тюркскими корнями (например, от «улу» — великий) или с личным именем, лишены лингвистической опоры: фамилия не имеет ни характерных тюркских суффиксов, ни параллелей в антропонимиконе соседних народов. Правдоподобнее всего — охотничье-бытовое прозвище, закрепившееся за одним родом. Фамилия остаётся настолько редкой, что в современных справочниках её носители исчисляются единицами, а история рода восстанавливается только по архивным крупицам.