Фамилия Букелев образована от прозвища Букель, и в её основе лежит скорее всего немецкое слово Buckel — «горб». Такое прозвище могли дать человеку с заметной внешней особенностью, например с горбом. Однако есть и другая версия: прозвище могли связать со словом «букля» — так называли кудрявую прядь волос, естественную или завитую. В этом случае Букелем прозвали щеголя или модника, который тщательно укладывал волосы.

На русской почве прозвище Букель обрастало суффиксом -ев, который указывает на принадлежность («чей?» — Букелев). Так фамилия закрепилась в документах, превратив прозвище в родовое имя. Модель образования здесь типична для восточнославянских фамилий: основа оканчивается на мягкий согласный, поэтому появляется -ев, а не -ов.

Интересно, что обе версии — «горб» и «кудри» — не противоречат друг другу по происхождению, так как оба слова восходят к одному древнему корню, связанному с выпуклостью, изгибом. В словаре Б. Унбегауна подобные прозвища разбираются именно в контексте внешних признаков. Сословная принадлежность носителей фамилии не зафиксирована: Букелевы могли быть как крестьянами, так и мещанами, в зависимости от региона. Фамилия редкая, встречается в основном в центральных и южных областях России, что говорит о локальном бытовании прозвища.