Фамилия Буртылёв — редкий случай, когда за основу взяли не имя, не профессию, а название крупного дождевого червя. В средней полосе России такого червя, который после дождя выползает на поверхность, называют «буртыль» (в других областях — «выползок» или «выползень»). Мирское имя Буртыль могли дать ребёнку в крестьянской семье по старой русской традиции — как оберег или просто по внешнему сходству: например, если малыш был светлым, длинным или вялым, как червяк после дождя.

Модель образования фамилии простая: суффикс -ев (после мягкого согласного «ль») указывает на принадлежность — «Буртылёв» значит «сын Буртыля». Ударение на ё — верный признак, что фамилия русская, а не украинская или белорусская, где чаще ставили бы ударение на последний слог.

Есть и вторая, менее яркая версия: прозвище Буртыль мог получить человек, живший в землянке («буртыль» в некоторых говорах — углубление в земле) или много работавший с землёй, копавшийся в ней. Но эта гипотеза слабее — слово «буртыль» в значении «землянка» встречается редко и локально, а вот название червя распространено шире и устойчивее.

Фамилия Буртылёв — штучная, нечастотная. Её носители, скорее всего, выходцы из центральных областей России, где диалектное слово «буртыль» было в ходу. В официальных документах XIX века она могла писаться через «о» — «Буртылёв» или «Буртылев», но ударение на ё сохранялось в устной речи.

Интересно, что у фамилии нет однокоренных вариантов вроде Буртыльский или Буртыльников — она стоит особняком. Это говорит о том, что прозвище Буртыль не стало популярным и не породило целое гнездо фамилий, а осталось единичным, как и сам червь-буртыль — заметный, но не главный в своём ряду.