Фамилия Бухтатая — редкий случай, когда географическая привязка оказывается едва ли не единственным надёжным ключом к происхождению. Она звучит не по-русски, и это первое, что бросается в глаза. Основа здесь — не славянское слово, а топоним, и фамилия, скорее всего, указывает на выходца с определённой территории.

Самый вероятный источник — река Бухтатая в Иркутской области, левый приток Лены. В бассейне Лены много рек с похожими названиями: Бухта, Бухтакан, Бухталах. Слово, по всей видимости, эвенкийского или якутского происхождения. В эвенкийском языке «бухтэ» может означать «кривой», «изогнутый» — такое описание часто дают извилистым таёжным речкам. Суффикс «-тая» в сибирских топонимах — типичный показатель принадлежности или обладания (сравните: Курумтай, Уртуй). Таким образом, Бухтатая — это «кривая (река)» или «река с излучиной».

Как из названия реки получилась фамилия? В Сибири и на Дальнем Востоке в XIX — начале XX века была распространена практика давать переселенцам и ссыльным прозвища по месту, откуда они пришли или где жили. Человек, поселившийся на реке Бухтатой или приехавший с её берегов, мог получить прозвище Бухтатой. Дети и внуки уже носили его как фамилию, причём в женском роде (Бухтатая) — такое окончание характерно для прозвищного происхождения, когда фамилия застыла в форме прилагательного женского рода (ср. Долгая, Кривая, Седоватая).

Менее вероятная, но возможная версия — связь с тюркским словом «бухта» в значении «угол», «залив» или с диалектным русским «бухтеть» (ворчать, брюзжать). Но в этих случаях мы бы ожидали других суффиксов (Бухтин, Бухтаев). Форма на «-тая» слишком специфична для центральной России и однозначно указывает на север или Сибирь.

Сословно носители фамилии Бухтатая — скорее всего, потомки государственных крестьян, казаков или ссыльнопоселенцев Восточной Сибири. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. В современных справочниках фамилия встречается редко, преимущественно в Иркутской области и соседних регионах, что подтверждает её локальное сибирское происхождение.