Фамилия Бухтуева — один из тех случаев, когда географический термин становится семейным именем. В её основе лежит прозвище Бухтуй, которое, в свою очередь, восходит к нарицательному «бухта». Слово «бухта» имеет два морских значения: небольшой залив, защищённый от бурь и удобный для стоянки судов, а также третий корабельный якорь.

Прозвище Бухтуй могли дать человеку по двум причинам. Первая — указание на профессию: моряк, судостроитель или лоцман, хорошо знающий местные заливы. Вторая — по месту жительства: предок носителя фамилии мог жить на берегу бухты, и эта примета закрепилась за ним как основное именование. Со временем прозвище Бухтуй перешло в разряд фамилий, а суффикс -ев присоединился к основе, образуя фамилию Бухтуева.

Примечательно, что фамилия Бухтуева — редкий случай, когда в основе лежит не имя или ремесло, а чисто географический объект, да ещё и связанный с морем. Это сразу выделяет её среди множества «профессиональных» и «отчественных» фамилий. Если предположить, что прозвище указывало на якорь, то оно могло характеризовать человека как основательного, «тяжёлого на подъём» или, напротив, как надёжную опору — «якорь» в переносном смысле.

Фамилия образована по стандартной модели: прозвище на -уй (Бухтуй) плюс притяжательный суффикс -ев, указывающий на принадлежность потомка человеку с таким прозвищем. Поскольку фамилия происходит от прозвища, а не от крестильного имени, она может быть относительно молодой — такие фамилии чаще всего окончательно закреплялись в XVII–XIX веках, когда у крестьян и мещан ещё не было наследственных фамилий, а прозвища передавались детям.

Географически фамилия Бухтуева могла возникнуть в регионах с развитым судоходством — на побережье Белого, Балтийского или Чёрного морей, а также в Сибири, где бухтами называют заливы крупных рек. Встречаемость фамилии невысока, что говорит о её локальном происхождении: скорее всего, предки носителей фамилии жили в одном конкретном месте у одной конкретной бухты.