Фамилия Бутурлимова — женская форма фамилии Бутурлимов, а та, в свою очередь, образована от личного прозвища Бутурлим. Происхождение этого прозвища неоднозначно, и у исследователей есть несколько версий, связанных с тюркскими языками.

Наиболее вероятная версия возводит прозвище к тюркскому глаголу «бутурла» — «шуметь, жужжать». В этом случае Бутурлимом называли человека разговорчивого, общительного, того, кто любит вести долгие беседы. В народной речи такие разговоры могли сравнивать с жужжанием. Вторая версия отталкивается от тюркского прилагательного «будурлуг» (budurlug), что значит «короткорослый». Здесь прозвище указывало бы на невысокий рост человека. Третья, менее распространённая гипотеза, связывает прозвище с древнетюркским словом buturły — «прыщеватый», «рябой». Тогда прозвище могло характеризовать внешность, а именно следы оспы или угревую сыпь на коже.

Историческая запись подтверждает, что именование Бутурлим не было случайным: в Запорожском реестре под 1756 годом упоминается казак с таким прозвищем. Это говорит о том, что прозвище бытовало в среде запорожского казачества, откуда и могло перейти в фамилию. Модель образования фамилии типична для русской ономастики: к основе на -им (Бутурлим) добавляется суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Бутурлима). Таким образом, фамилия Бутурлимов (и её женская форма Бутурлимова) буквально означает «потомок Бутурлима».