Фамилия Бухтерев — одна из тех, где сразу бросается в глаза необычная основа. Если отбросить стандартный патронимический суффикс -ев (указывающий на принадлежность: «сын Бухтера»), остаётся корень «бухтер». Это слово не встречается в современном русском языке, и его происхождение вызывает два основных предположения, причём одно из них заметно убедительнее другого.

Первая и самая вероятная версия связывает фамилию с диалектным глаголом «бухтереть» или «бухтеть». В южнорусских и некоторых сибирских говорах «бухтеть» значит «ворчать», «брюзжать», «говорить глухо и невнятно». Соответственно, Бухтер — это прозвище ворчливого, недовольного человека или того, кто говорит себе под нос. Модель образования типична для русских фамилий: прозвище на -ер (сравните: Шустер — «быстрый», от немецкого, но в русской среде так могли прозвать проворного) перешло в фамилию через притяжательный суффикс. Правдоподобность этой версии подтверждается тем, что фамилия географически привязана к регионам, где такие говоры были распространены, — например, к бывшим Тверской и Псковской губерниям.

Вторая версия, более редкая и менее обоснованная, выводит фамилию от тюркского корня «бухтар» (или «бахтар»), что означает «кожа», «выделанная шкура». Теоретически прозвище Бухтер мог получить кожевник или торговец кожами. Однако против этой гипотезы говорит отсутствие широкого бытования фамилии в регионах с сильным тюркским влиянием (Поволжье, Урал). Основной ареал Бухтеревых — центр и северо-запад России, что делает славянскую версию с «ворчуном» гораздо более вероятной.

Интересно, что фамилия Бухтерев стоит в одном ряду с такими же «звукоподражательными» фамилиями, как Брюзгин, Ворчалкин или Бубенцов. Все они образованы от прозвищ, данных за манеру речи или поведения. Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что исходное прозвище оканчивалось на мягкий согласный (Бухтерь) или на -рь (Бухтарь). В старых документах можно встретить вариант Бухтарев — это не ошибка, а отражение живого произношения: в некоторых говорах «Бухтер» произносили как «Бухтарь», и фамилия писалась соответственно.

Таким образом, предок Бухтеревых — это, скорее всего, человек с характером, которого в округе знали как негромкого, но постоянного ворчуна. Прозвище закрепилось за ним, а затем перешло к потомкам, утратив первоначальную бытовую окраску и став просто фамилией.