Фамилия Бухтурина — женская форма фамилии Бухтурин. Её основа — прозвище или нецерковное имя Бухтур. Слово «бухтур» в русских говорах имело два основных значения. В сибирских диалектах так называли бродягу, беглого каторжника, человека, скрывающегося от властей. В архангельских и вологодских говорах «бухтур» — это спесивый, гордый, заносчивый человек. Оба значения укладываются в модель образования прозвищ по характерному признаку поведения: либо по образу жизни (скиталец), либо по черте характера (гордец).

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Бухтурин — «сын Бухтура» или «человек из семьи Бухтура». Такая модель типична для северных и центральных областей России, где фамилии на -ин образовывались от основ, оканчивающихся на -а, -я. В данном случае конечный -р не помешал присоединению суффикса, что встречается реже, чем фамилии на -ов от основ на твёрдый согласный, но не является исключением — это говорит о том, что прозвище Бухтур осознавалось как основа на твёрдый согласный, но суффикс -ин закрепился по аналогии с краткими прилагательными и притяжательными формами.

Встречается и версия, связывающая фамилию с тюркским корнем «бухтур» — «верблюд-двугорбик» или «верблюжонок». В пользу этой гипотезы говорит географическое распространение фамилии в Зауралье и Сибири, где контакты с тюркским населением были интенсивными. Однако для русского ономастикона более характерно образование фамилий от прозвищ с живым диалектным значением, поэтому версия с «бродягой» или «гордецом» выглядит предпочтительнее, хотя полностью исключать тюркский след не стоит — он мог наложиться на местные говоры.

Фамилия Бухтурин фиксируется в переписях населения Приуралья и Сибири XIX века, что подтверждает её севернорусское или уральское происхождение. Встречается она нечасто, и это делает её ценной для генеалогического поиска: носители фамилии, скорее всего, происходят из одной или нескольких родственных ветвей, расселившихся по Сибирскому тракту.