Фамилия Зулкарнаев образована от арабского мужского имени Зулькарнай. В переводе на русский язык оно означает «двурогий» — эпитет, который в исламской традиции относят к легендарному завоевателю и праведнику, обладавшему необычайной силой и властью. Нарекая сына таким именем, родители желали ему вырасти смелым, мужественным и сильным, словно наделённым особой защитой.

По словообразовательной модели фамилия Зулкарнаев — типичная русская патронимическая фамилия на -ев. Суффикс -ев присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный или й (в данном случае — к основе «Зулкарнай»). Такой способ образования фамилий был распространён в среде крещёных татар, башкир и других народов Поволжья и Урала, где арабские имена нередко адаптировали через русскую фамильную форму. Таким образом, фамилия Зулкарнаев означает «потомок (сын) Зулькарная».

Географически фамилия встречается преимущественно среди татар и башкир, а также в регионах с их компактным проживанием — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. В дореволюционной России носители такой фамилии относились к разным сословиям: могли быть и крестьянами, и купцами, и духовными лицами, поскольку имя Зулькарнай не было строго привязано к одному социальному слою.

В ономастических справочниках фамилию Зулкарнаев обычно связывают именно с арабским именем Зулькарнай, а не с каким-либо прозвищем или ремеслом. Спорных версий происхождения практически нет — корень прозрачен, а адаптация через -ев характерна для поздних русских фамилий тюрко-мусульманского происхождения. Если искать аналоги, то можно вспомнить фамилии Зулькарнаев, Зулькарнаев — это варианты одного и того же имени, различающиеся лишь передачей звуков на письме.