Фамилия Бубельцова — женская форма, а мужская, Бубельцов, образована по русской патронимической модели с суффиксом -ов. Такая модель типична для фамилий, возникших в XVI–XVII веках в центральных и южных регионах России. Основа здесь — прозвище или неканоническое имя Бубелец, которое, скорее всего, имело звукоподражательное или уменьшительное происхождение.

Корень «буб-» восходит к глаголу «бубнить» (бормотать, говорить невнятно) или к слову «бубен» (музыкальный инструмент). В русских говорах «бубель» или «бубел» иногда называли болтуна, ворчуна или человека с громким голосом. Суффикс -ец в прозвище Бубелец выполнял уменьшительную или уничижительную функцию: так могли прозвать младшего в семье, невысокого человека или того, кто постоянно «бубнил» под нос. Встречается и вариант Бубель — без суффикса, но фамилия Бубельцов указывает именно на форму с -ец.

Географически фамилия редкая, и её очаги, по данным современных телефонных справочников и баз ЗАГС, тяготеют к югу России — Ростовской области, Краснодарскому краю, а также к Беларуси. Это косвенно подтверждает, что основа могла быть диалектной: в украинском и белорусском языках «бубель» означает волдырь или шишку, и прозвище могли дать человеку с заметной внешней особенностью — например, с родинкой или опухолью. Вторая версия менее вероятна, но исключать её нельзя: в польском языке bąbel — это пузырь, и фамилия могла попасть в русскую среду через польское влияние.

С точки зрения социального происхождения, Бубельцовы — скорее всего, потомки крестьян или посадских людей. Фамилия не дворянская, не книжная, образована от бытового прозвища, а не от имени святого или географического названия. В документах XVII–XVIII веков такая фамилия могла фиксироваться в переписных книгах южных уездов, но массовых упоминаний нет — фамилия осталась локальной и немногочисленной.