Фамилия Бугайова — женская форма фамилии Бугайов, которая образована по редкой для русских фамилий модели. В отличие от подавляющего большинства русских фамилий на -ов (сын такого-то), здесь основа — не имя или прозвище, а прилагательное или существительное с суффиксом -ай, что сразу указывает на украинское или южнорусское происхождение. Корень «буг-» восходит к слову «бугай» — так в южных и западных говорах называли быка-производителя, а также крупного, сильного мужчину. Прозвище Бугай давали человеку с заметной физической силой, грузной фигурой или упрямым нравом. Суффикс -ов в фамилии Бугайов необычен: обычно от прозвища Бугай образовывали фамилию Бугаев (с усечением -й), но здесь сохранилась полная основа, что характерно для украинской ономастики, где фамилии типа Бугайов, Ковальов, Швецов встречаются чаще, чем в великорусских землях.

В русских переписных книгах XVII века фамилия Бугаев фиксируется в южных уездах — на территории нынешних Курской, Воронежской областей, где пересекались русские и украинские диалекты. Форма Бугайов могла закрепиться в результате поздней русификации украинской фамилии Бугай (без суффикса) или как вариант написания в документах. Интересно, что ударение в фамилии Бугайова падает на второй слог (Бу-га́-йо-ва), что сближает её с украинским произношением, а не с русским «Бугаёв». Если предок носил прозвище Бугай, он мог быть крестьянином или казаком — в среде вольных людей такие «звериные» прозвища были обычны и не указывали на сословие.

Встречается и другая, менее вероятная версия: от тюркского «буга» (бык) через посредство кавказских языков, но для фамилии с типично славянским суффиксом -ай и русским окончанием -ова эта гипотеза излишня. По сути, Бугайова — это «жена или дочь Бугая», где исходное прозвище звучало без суффикса принадлежности. Сегодня фамилия редка, её носители живут в основном в Ростовской области и Краснодарском крае, что подтверждает южные корни.