Фамилия Бухвалова происходит от мужского прозвища Бухвал. Основа у неё прозрачная и уходит корнями в народную речь, хотя точное значение восстановить непросто: перед нами случай, когда одно и то же слово могло характеризовать человека с совершенно разных сторон.

Надёжнее всего связать прозвище с глаголом «бухвостить». В тверских говорах это слово значило «мелко и часто звонить» — этакий назойливый, надоедливый звук. В ярославских и нижегородских говорах смысл сместился в сторону переносного: «сплетничать, ябедничать». В таком случае Бухвал — это ябеда, доносчик, человек, который «бухвостит» на других. Модель образования типична для русских прозвищ: глагольная основа плюс суффикс действующего лица -л, как в словах «враль», «врун» или «хвастун».

Но возможна и другая версия — этимологическая связь со словом «бахвалиться», то есть хвастаться, преувеличивать. Здесь «бухвал» — диалектный вариант того же корня, и тогда прозвище получал хвастун, любитель пустить пыль в глаза. В народной этимологии два этих значения — «ябеда» и «хвастун» — могли легко смешиваться, поэтому правдоподобны обе версии.

Фамилия образована по стандартной патронимической модели: к основе прозвища Бухвал добавился суффикс -ов, после чего появилось притяжательное прилагательное «Бухвалов» (чей? — сын Бухвала). Женская форма Бухвалова — это та же фамилия в грамматическом женском роде. Встречается она преимущественно в центральных и северных областях России, что согласуется с географией тверских, ярославских и нижегородских говоров.