Фамилия Булавинова — одна из тех, что напрямую отсылает к военному делу. В её основе лежит слово «булава» — старинное холодное оружие ударно-дробящего действия, разновидность дубины с металлическим набалдашником. Скорее всего, прозвище Булава получил воин или ратник, который искусно владел этим оружием или, возможно, отличался крепким телосложением и силой — в переносном смысле «булавой» могли назвать человека коренастого и плотного.

Модель образования фамилии типична для северных и центральных областей России: к основе Булавин- добавлен суффикс -ов-, указывающий на принадлежность («чей потомок?» — Булавинов). Женская форма Булавинова в документах обычно закреплялась за женой или дочерью носителя мужской фамилии. Впрочем, у слова «булава» есть и другое значение — символ власти. В Турции, Польше и на Украине булава была знаком гетманского или военачальнического достоинства (гетманская булава). Поэтому в южнорусских и малороссийских землях прозвище могло получить не только рядовой воин, но и атаман, старшина или человек на руководящей должности. Таким образом, фамилия Булавинова могла возникнуть в разных социальных слоях — от казака до сельского старосты, но везде её ядро связано с военной или властной атрибутикой.

Ономастический словарь Б. Унбегауна относит фамилии на -инов к числу патронимических, образованных от прозвищ с суффиксом -ин. В данном случае сначала появилось прозвище Булава, затем — отчество Булавин (усечённая форма: «сын Булавы»), а уже от него — фамилия. Сравните с однокоренными: Булавин, Булавкин, Булавочкин — все они восходят к тому же оружейному корню, но Булавинова сохраняет более архаичную трёхступенчатую цепочку словообразования.