Фамилия Буталова — женская форма мужской фамилии Буталов, и её происхождение стоит искать в прозвище или имени, лёгшем в основу. Словообразовательная модель проста: суффикс -ов- указывает на принадлежность («чей?»), то есть Буталов — сын или потомок человека по прозвищу Бутал.

Самая вероятная версия связывает фамилию с тюркским корнем «бута» — так в ряде тюркских языков (например, в казахском, татарском, башкирском) называют верблюжонка, детёныша верблюда. Прозвище Бутал мог получить человек с какими-то верблюжьими чертами: долговязый, упрямый, выносливый или, наоборот, капризный, как молодой верблюд. В среде кочевников и народов Поволжья такие прозвища были привычны и не несли оскорбительного оттенка — скорее, описывали внешность или характер.

Вторая, менее распространённая гипотеза выводит основу из диалектного глагола «бутать» — путать, сбивать с толку, делать неразбериху. В таком случае Буталом могли прозвать рассеянного, нерасторопного человека или того, кто постоянно мешал другим. Однако эта версия уступает первой по убедительности: глагол «бутать» редок и локально закреплён, тогда как тюркские корни в фамилиях на юго-востоке России — массовое явление.

Географически фамилия Буталов (и Буталова) чаще всего встречается у татар, башкир и русских, живущих в Поволжье и Приуралье — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. Это указывает на то, что предки носителей фамилии, скорее всего, были из тюркоязычной среды, а в русскую культуру фамилия попала через межэтнические браки или переход в православие.

Известных исторических личностей с этой фамилией в открытых источниках не зафиксировано, что типично для фамилий, образованных от бытовых прозвищ: они редко попадали в дворянские родословные книги, а оставались в среде крестьян и мещан.