Фамилия Буреломов — одна из тех, что образована напрямую от нарицательного существительного, минуя стадию имени или прозвища. Основа здесь — «бурелом», то есть деревья, поваленные или поломанные бурей. Суффикс -ов указывает на типичную модель русской фамилии: «чей?» — «Буреломов», то есть сын или потомок человека, связанного с этим понятием.

Ключевой вопрос: кого в старину могли так прозвать? Бурелом — не профессия и не личное качество, а природное явление. Скорее всего, прозвище Бурелом дали человеку по месту жительства — в лесистой местности, где после ураганов образовывались завалы. В центральных и северных губерниях России, особенно в Вологодской, Костромской, Пермской губерниях, бурелом был обычной приметой таёжного пейзажа. Житель такой чащи получал прозвище по характерному признаку своего двора или урочища: «живёт, где бурелом». В этом смысле фамилия близка по типу к Болотову, Осинову или Дубову — указывает не на занятие, а на ландшафтную привязку.

Есть и другая версия, менее распространённая, но допустимая: Буреломом могли прозвать человека с крутым, «ломовым» характером, который «всё ломает на своём пути». Однако в русской антропонимии прозвища с корнем -лом- обычно давали по физической силе или грубой работе (Костоломов, Ломов), а приставка «буре-» (от «буря») скорее указывает на внешний, природный фактор, чем на личные качества. Поэтому версия с местом жительства выглядит убедительнее.

В словарях русских фамилий (например, у Б. О. Унбегауна) фамилии на -ов от неличных существительных рассматриваются как одна из самых поздних и многочисленных групп, окончательно оформившихся в XVIII–XIX веках. Буреломов — яркий пример такого образования: она не могла возникнуть раньше, чем слово «бурелом» вошло в обиход (а это книжное слово, фиксируемое в лексиконах с XVIII века). Значит, фамилия сравнительно молодая, крестьянская или мещанская, не дворянская — в родословных книгах она не встречается.

Встречаемость фамилии крайне низкая. По современным данным, Буреломовы живут в основном в Поволжье и на Урале, что косвенно подтверждает «лесную» версию происхождения. Встречаются также варианты написания Буреломовъ (с твёрдым знаком в дореволюционной орфографии) и редкая форма Буреломовский — в польской или украинской традиции, но это уже другая ветвь.