Фамилия Бубунов — редкий случай, когда прозвище образовано от звукоподражания. Её основа «бубу» передаёт глухой, повторяющийся звук: бой барабана, гул, невнятное бормотание или даже мычание («бубукать» в некоторых говорах — издавать нечленораздельные звуки). Человек, получивший такое прозвище, мог быть барабанщиком, иметь глуховатый голос или говорить невнятно. В русских говорах встречается и слово «бубун» — так называли нарыв, шишку, что тоже могло стать основой для прозвища по внешнему признаку.

Суффикс -ов указывает на стандартную модель русской фамилии — притяжательное прилагательное, отвечавшее на вопрос «чей?». Значит, Бубунов — сын или потомок Бубуна. Географически фамилия привязана к южнорусским и украинским территориям: по данным переписей XIX века, носители чаще всего встречались в Курской, Воронежской губерниях и на Слобожанщине. Там звукоподражательные прозвища были особенно распространены в крестьянской среде.

Интересно, что у фамилии нет связи с тюркскими языками, хотя корень «буб» может навести на ложные параллели с тюркским «буба» (дед, предок). Это чисто восточнославянское образование, и его стоит отличать от фамилии Бубнов, которая происходит от названия музыкального инструмента «бубен». В случае с Бубуновым исходное слово короче и грубее — оно не инструмент, а сам звук.

Фамилия не получила широкого распространения, поэтому её носители, скорее всего, происходят из одного или нескольких соседних сёл. В дореволюционных списках Бубуновы — почти исключительно крестьяне и мещане, никаких дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.