Фамилия Булгаиров — редкий случай, когда в основе лежит не имя и не профессия, а этническое прозвище. Её ядро — слово «булгар» (историческое название волжских болгар, а также средневекового государства Волжская Булгария). Суффикс «-ов» указывает на принадлежность: Булгаиров буквально значит «сын Булгара» или «потомок Булгара». Удвоение «и» в суффиксе (Булгаиров, а не Булгаров) — характерная черта фамилий, образованных от основ на -ар/-яр: здесь сработала фонетическая вставка «и», чтобы избежать зияния согласных и сделать произношение более плавным.

Прозвище Булгар в старину давали не по крови, а по внешним признакам: человеку, который торговал с булгарами, знал их язык, носил одежду, напоминающую булгарскую, или просто имел смуглую кожу и тёмные волосы — так на Руси часто называли выходцев с востока. В XVI–XVII веках, когда Казанское ханство уже вошло в состав России, слово «булгар» могло стать бытовым именем для татарских купцов, ремесленников или военнопленных, осевших на русских землях.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам, где исторически жили потомки волжских булгар. Встречается она и в Башкортостане, и в Татарстане, но среди русского населения. Важная деталь: написание через «аи» (Булгаиров) отличает её от более известной фамилии Булгаков, которая образована от тюркского имени Булгак («беспокойный»). Здесь же корень иной, и смысл прозвища был скорее указательным, чем характеризующим.

В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) эта модель описывается как одна из «этнонимических» — когда фамилия происходит от названия народа. Однако Булгаиров стоит особняком: если фамилии Поляков, Немцов или Татаринов встречаются часто, то Булгаиров — штучный экземпляр, сохранивший в себе память о средневековом народе, который растворился в составе казанских татар и чувашей.