Фамилия Бухтулов — редкий случай, когда основа почти наверняка восходит не к личному имени, а к прозвищу, связанному с ремеслом. В её центре лежит слово «бухтул» — так в некоторых русских говорах, особенно в сибирских, называли плотника или мастера, который работал с деревянными деталями, подгоняя их друг к другу. Вероятно, глагольная основа та же, что и в диалектном «бухтать» — стучать, колотить, плотно прибивать. Таким образом, первый Бухтулов мог быть человеком, который «бухтал» — то есть плотничал, сколачивал что-то, возможно, даже строил суда (в сибирских говорах «бухтул» иногда означало и лодочного мастера).

Словообразовательная модель проста и типична для русских фамилий: суффикс -ов указывает на принадлежность, на ответ на вопрос «чей сын?». Бухтулов — буквально «сын Бухтула». При этом само прозвище Бухтул — довольно редкое, оно не встречается в массовых ономастиконах, что говорит либо о его узкорегиональном бытовании (например, в Западной Сибири или на Урале), либо о том, что фамилия возникла в среде, где прозвище было не общеупотребительным, а семейным, внутриобщинным.

В отличие от фамилий на -их/-ых, которые указывают на целый род (Бухтулых — «из дома Бухтулов»), форма Бухтулов — притяжательная, типичная для центральной России. Однако географически фамилия сегодня встречается не так широко: заметное число носителей фиксируется в Оренбургской области и в Казахстане, что косвенно подтверждает версию о сибирском или уральском происхождении — именно оттуда шли переселенческие потоки в эти края.

Альтернативная версия, связывающая фамилию с тюркским корнем (например, «бухту» — нечто согнутое, горбатое), маловероятна. Суффикс -ов не характерен для тюркских языков, а прозвище Бухтул в русской среде легко объясняется из плотницкого дела. К тому же, в говорах сохранилось слово «бухтул» именно как название мастера, а не как характеристика внешности. Поэтому плотник — самая надёжная и конкретная точка отсчёта для этой фамилии.