Фамилия Бурбулаев — редкая и звонкая, её основа явно тюркского происхождения, а суффикс -ев указывает на русскую модель оформления фамилий, характерную для регионов, где русские соседствовали с тюркскими народами. В центре фамилии лежит имя или прозвище Бурбулай.

Самое правдоподобное объяснение корня — тюркское «бурбула» или «бурбулак», что в некоторых диалектах означает «бурлящий, кипящий источник» или «родник». Слово образовано от «бур» (буря, кручение) и «булак» (источник, ручей). Прозвище Бурбулай могли дать человеку с кипучим, беспокойным нравом, либо тому, кто жил у шумного родника. В казахском, киргизском и каракалпакском языках встречается имя Бурбулак, а уменьшительная форма Бурбулай легко превращалась в фамилию.

Менее вероятна, но возможна версия от крымскотатарского или ногайского «бурбуль» — соловей, где «бурбулай» означало бы «соловьиный» или «поющий как соловей». Однако в пользу «бурлящего источника» говорит большее распространение корня «булак» в тюркской ономастике.

Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный или «й»: Бурбулай → Бурбулаев. Такая модель типична для фамилий, возникших у донских и терских казаков, а также у калмыков и народов Северного Кавказа, где тюркские имена адаптировались через русскую документацию. Встречаемость фамилии крайне низкая, основные очаги — Оренбургская область и Ставрополье, что подтверждает привязку к степным и предгорным районам с тюркским населением.

Сословно предки Бурбулаевы скорее всего были казаками или государственными крестьянами южных окраин России. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Фамилия не попала в массовые справочники, но её прозрачная тюркская структура и редкий суффикс делают её ярким примером того, как географическое имя перешло в прозвище, а затем закрепилось в русской фамильной форме.