Фамилия Улюлютов — редкая и звучит необычно, что сразу наводит на мысль об искусственном или иноязычном происхождении. Однако, если разобрать её по законам русской ономастики, она оказывается вполне прозрачной по структуре, хотя корень и вызывает споры.

Фамилия образована по стандартной патронимической модели с суффиксом -ов, который в данном случае присоединён к основе Улюлют. Это значит, что в основе лежит прозвище или имя Улюлют, а сама фамилия отвечает на вопрос «чей?» — то есть сын Улюлюта. Суффикс типичен для великорусских фамилий, особенно центральных и северных регионов.

Самая правдоподобная версия происхождения корня — звукоподражательная. В русских говорах и фольклоре известно слово «улюлю» — охотничий крик, которым натравливают собак на зверя. Отсюда пошли глагол «улюлюкать» и прозвище Улюлют — для крикливого, шумного человека или, возможно, для заядлого охотника. Учитывая, что фамилия крайне редкая и не встречается в массовых списках дворянства, её носители, скорее всего, происходили из крестьянской или казачьей среды, где прозвища, данные по поведению или занятию, были обычным делом.

Существует и менее вероятная, но лингвистически возможная версия — тюркское происхождение. В тюркских языках есть корни, связанные со словом «уль» (основа, сын) и повторяющимся слогом, но внятного тюркского имени или прозвища «Улюлют» не зафиксировано. Скорее всего, это позднее русское переосмысление какого-то иноязычного антропонима, изменённого под влиянием народной этимологии, но исходная форма не восстанавливается. Версия с охотничьим криком выглядит убедительнее именно из-за прозрачности мотивации для русского уха: прозвище Улюлют могло закрепиться за человеком, который любил покричать, или за тем, кто постоянно сопровождал псовую охоту.

Географически фамилия встречается точечно, в основном в центральных областях России и в Поволжье, что косвенно подтверждает её русское, а не тюркское происхождение — тюркские фамилии чаще локализуются в южных регионах или в Сибири. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках Улюлютовы попадаются редко, что говорит о малочисленности рода. Никаких известных исторических деятелей с этой фамилией не зафиксировано, что также характерно для поздних крестьянских фамилий, возникших из прозвищ в XVII–XVIII веках.