Фамилия Бутелин — редкий случай, когда форма на -ин образована не от отчества, а от профессионального прозвища, причём с явным иноязычным следом. Основа здесь — «бутель» или «бутыль», но не в значении стеклянной посуды, а в старом русском диалектном и ремесленном смысле. В южных и западных говорах «бутель» называли толстое, бочкообразное изделие, а в среде бондарей — заготовку для бочки или саму небольшую бочку. Соответственно, Бутелин — это потомок человека, которого прозвали Бутель: бондаря, делавшего бочонки, или торговца, развозившего товар в такой таре.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей?» — Бутелин, то есть сын или человек из семьи Бутеля. В отличие от фамилий на -ов, которые чаще образовывались от имён на твёрдый согласный, -ин типичен для основ на -а/-я и мягкий согласный. Здесь же мы видим необычное сочетание: корень «бутел» (с мягким л) и суффикс -ин. Это может говорить о том, что прозвище бытовало в форме «Бутель» или «Бутеля», а фамилию закрепили в документах именно с таким окончанием.

Есть и вторая, менее вероятная версия: связь с фамилией Буталин или Буталов, где основа — «бута» (суета, шум) или диалектное «бутать» (путать, сбивать). Но она слабая, потому что в Бутелине отчётливо слышится «бутель», а не «бута». Географически фамилия встречается в основном в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской и Ростовской, где бондарный промысел был развит, а слово «бутель» входило в активный словарь.

С точки зрения словообразовательной модели, Бутелин стоит в одном ряду с фамилиями Кузнецов, Плотников, но с той разницей, что прозвище Бутель не стало именем собственным, а осталось узкопрофессиональным. В ономастических справочниках, например у Б. Унбегауна, такие фамилии на -ин от прозвищ на -ель/-ыль описываются как редкие, чаще встречающиеся в крестьянской среде, где фамилии фиксировались позже и с большими искажениями. Так что предок Бутелиных, скорее всего, был мастеровым человеком — делал бочки или торговал ими, и его прозвище закрепилось за потомками без изменений.