Фамилия Бухаринов образована по редкой, но показательной модели: от прозвища или имени Бухаря с суффиксом -ин-, который указывает на принадлежность («чей?» — Бухарин сын), а затем к основе добавился патронимический суффикс -ов-. Получилась двойная фамильная конструкция: Бухарин + -ов = Бухаринов. Такой способ встречается, когда первоначальная фамилия на -ин (например, Бухарин) воспринималась как недостаточно «фамильная» или требовала уточнения, и к ней «приращивали» второй суффикс. В русской ономастике это явление фиксируется с XVII–XVIII веков, особенно в среде купечества и однодворцев.

Корень «бухар-» в русских прозвищах многозначен. Самая прямая версия — от слова «бухара» (или «бухаря»), которым в старину называли выходца из Бухары, среднеазиатского купца или человека, торгующего восточными товарами. В центральных и южных губерниях России «бухарями» звали не только уроженцев Средней Азии, но и местных жителей, носивших халат на восточный манер или занимавшихся торговлей с азиатскими купцами. Фамилия Бухаринов могла закрепиться за потомками такого человека.

Вторая версия — от глагола «бухарить» или «бухать» в значении «громко кричать, реветь, буянить». В некоторых говорах «бухаря» — крикун, задира. Однако эта версия менее правдоподобна: прозвища с таким значением обычно давали в форме Бухан, Бухало, а суффикс -арь чаще указывал на деятеля по ремеслу или происхождению, чем по поведению.

Фамилия редкая, географически привязана к регионам, где исторически проходили торговые пути. По данным переписей XIX века, Бухариновы встречаются в основном в Симбирской, Казанской и Самарской губерниях — зонах активного обмена с Поволжьем и Средней Азией. Встречаются также в среде оренбургских казаков, что косвенно подтверждает связь с восточной торговлей или службой на южных рубежах.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Бухарин, Бухаров, Бухарцев) показывает, что Бухаринов — самая поздняя по форме. Если Бухарин — типичная «отцовская» фамилия XVI–XVII веков, то Бухаринов — результат переоформления, когда носитель или писарь решил «укрепить» фамилию добавлением -ов, чтобы она звучала солиднее. В дворянских родословных эта фамилия не зафиксирована — скорее всего, предки были из посадских людей или государственных крестьян, имевших дело с торговлей.