Фамилия Букалёв образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: от прозвища или имени через суффикс принадлежности -ев. Суффикс указывает на патронимическое происхождение — «сын Букаля». Основа фамилии — слово «букаль» или «букал», которое в русских говорах имело несколько значений, и это делает фамилию многовариантной по смыслу.

Самая прямая версия отсылает к слову «букать» — издавать глухой звук, ворчать, бурчать. В ряде диалектов «букаль» — это ворчун, нелюдимый человек, «бука». Такое прозвище могли дать молчаливому или угрюмому крестьянину, что было типичным для деревенской среды, где прозвища часто отражали характер. Менее распространённая, но возможная версия: в некоторых говорах «букаль» означало «кувшин» или «сосуд» (от тюркского «букал» — кубок, чаша). Тогда прозвище получил бы гончар или торговец посудой. Третья версия, более редкая, связывает фамилию с диалектным «букал» — бык или некастрированный самец, и в этом случае прозвище подчёркивало физическую силу или упрямство.

Географически фамилия Букалёв встречается в центральных и южных регионах России, особенно в Воронежской, Липецкой и Ростовской областях, где диалектное слово «букаль» было в ходу. Это указывает на крестьянское происхождение большинства носителей: в XVIII–XIX веках фамилии с суффиксом -ев получали в основном выходцы из сельской среды, в отличие от дворянских фамилий на -ский.

Словообразовательный момент, который отличает Букалёва от похожих фамилий: суффикс -ев, а не -ов. Это не случайность. В русском языке суффикс -ев присоединялся к основам на мягкий согласный или на -й (в имени Букаль конечный -ль мягкий). Если бы основа звучала как «Букал» (с твёрдым -л), фамилия была бы Букалов. Такая пара существует: фамилия Букалов тоже встречается, но реже, и её носители, вероятно, происходят из регионов, где твёрдое произношение было нормой.

В ономастических справочниках фамилия Букалёв не входит в число частых, но её корень фиксируется в словаре В. И. Даля и в работах по русским фамилиям Б. Унбегауна, где «бука» упоминается как типичная основа для прозвищ. Сословная принадлежность у большинства Букалёвых — крестьянская или мещанская, документальных свидетельств о дворянских ветвях нет. Фамилия не имеет отношения к тюркскому «бука» (бык) напрямую, хотя некоторые носители ошибочно связывают её с этим корнем из-за созвучия.