Фамилия Бухальцовы образована от прозвища Бухалец. В основе лежит глагол «бухати» — в древнерусском языке он означал «издавать глухой звук», «бить» или «стрелять». Отсюда и два основных варианта толкования прозвища. Первый: Бухальцем могли прозвать человека, чья работа была связана с громкими, глухими ударами — например, кузнеца, молотобойца или воина, который «бухал» из ружья. Второй вариант связан с речью или поведением: так могли называть того, кто говорил грубо, отрывисто, «бухал» напрямую, либо, по народной шутке, любителя «бухнуть» — то есть выпить крепкого напитка.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе Бухалец прибавили суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей потомок?» — Бухальцов). Форма Бухальцовы — это множественное число, обозначающее весь род целиком. Такая модель типична для фамилий, которые закрепились в крестьянской и мещанской среде центральной России.

Интересно, что фамилия сохранила редкий суффикс -ец в основе (Бухалец). Похожие фамилии — Бухалов, Бухарин, Бухарев — образованы от тех же корней, но с другими суффиксами. Бухальцовы стоят особняком: суффикс -ец часто давал прозвищам оттенок носителя признака (ср. «кузнец», «удалец»). То есть Бухалец — это человек, который «бухает» как свойство, черта.

Точных сведений о времени и месте возникновения фамилии нет. Процесс закрепления фамилий у крестьянства затянулся до XIX века, и Бухальцовы могли появиться в разных губерниях независимо друг от друга. Сейчас фамилия встречается нечасто, что делает её ценным свидетельством живой народной речи и прозвищной традиции.