Фамилия Букаева образована от тюркского мужского имени Букай. В основе лежит древнее слово, означавшее «богатырь» или «герой». Так могли назвать мальчика с пожеланием силы и отваги. Есть и вторая версия: Букай могло быть фонетическим вариантом имени Бугай (от тюркского «буга» — бык). В этом случае имя давали как оберег, желая ребёнку крепости и мощи быка.

Разница между этими двумя толкованиями невелика: и в том, и в другом случае имя указывает на физическую силу, стойкость, мужскую удаль. Такие имена были распространены у тюркских народов, в том числе у татар и башкир, а затем перешли в русскую ономастику.

Фамилия образована по самой распространённой русской модели: к основе Букай добавили суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Форма Букаева — это женский вариант фамилии или форма родительного падежа. Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын Букая» или «из семьи Букая».

Географически фамилия Букаевых чаще всего встречается в Поволжье, на Урале и в Западной Сибири — в регионах, где исторически жили тюркские народы в тесном соседстве с русскими. Встречается она и у осетин, где имя Букай также имеет древнюю историю.

Процесс закрепления фамилий у разных сословий шёл неравномерно. У крестьян и мещан фамилии вроде Букаевых часто оформлялись лишь в XIX веке, при массовом учёте населения. Поэтому точное место и время возникновения конкретного рода можно установить только через генеалогические исследования — по ревизским сказкам, метрическим книгам или переписям.