Фамилия Бухаленкова — женская форма фамилии Бухаленков. В центре внимания здесь не столько корень, сколько редкий и выразительный суффикс -енк(ов). Такая модель типична для восточноукраинских и южнорусских земель (Курская, Воронежская, Белгородская, Слобожанщина). Суффикс -енко (а в русифицированном варианте — -енков) изначально указывал на принадлежность: «маленький», «сын такого-то», но в фамилиях он часто застывал уже без прямого отчества, просто как маркер родства или происхождения.

Основа фамилии — Бухало или Бухаленок. Слово «бухать» в русских и украинских говорах многозначно. Самое прямое объяснение — прозвище громкого, шумного человека: «бухать» значило издавать глухой сильный звук, кричать, падать с грохотом. В. И. Даль фиксирует «бухало» как «крикун» или «тот, кто бухает». Второй, не менее вероятный вариант — прозвище по ремеслу. «Бухать» в артелях и на стройках означало забивать сваи (ручной бабой), работать с глухим ударом. Тогда Бухаленок — сын рабочего-«бухала», плотника или молотобойца.

Фамилия не принадлежит к числу распространённых дворянских или разночинных через суффикс -ский. Она крестьянская и мещанская по происхождению: -енков (из малорусского -енко) — типичный признак фамилий, сложившихся в среде вольных или однодворческих крестьян юга России. Переход от прозвища Бухаленок (сын Бухала) к фамилии Бухаленков произошёл в XVI–XVII веках, когда на этих территориях активно шёл процесс закрепления родовых имён.

Написание фамилии устойчивое, с буквой «а» в корне, хотя в говорах могло звучать и «Бухоленков». Вариант с «а» победил, потому что слово «бухать» — глагол несовершенного вида с чёткой фонетикой, не склонный к аканью в книжной фиксации. Мужская форма Бухаленков склоняется по второму склонению, женская Бухаленкова — по первому, ударение, скорее всего, на втором слоге: Буха́ленков.

Таким образом, предок современных носителей фамилии — либо человек с громким голосом и тяжёлым нравом, либо работник, чей труд сопровождался глухими ударами: молотобоец, кузнец, строитель на свайных работах. Оба толкования не противоречат друг другу и укладываются в бытовую логику народных прозвищ.