Фамилия Бутурлинова — женская форма от Бутурлинов, и её разумнее рассматривать в паре с мужским вариантом. Основа фамилии — прозвище Бутурля или Бутурла, которое в русских говорах имело несколько значений. В словаре Даля «бутурла» — это беспокойный, непоседливый человек, а также «бутуз», то есть плотный, коренастый ребёнок. Второе значение отсылает к слову «бутурлык» — часть доспеха, защищавшая ногу всадника, заимствованная из тюркских языков (ср. татарское «бутырлык» — наколенник). Таким образом, прозвище могло относиться либо к человеку с характерной походкой или телосложением, либо к тому, кто имел отношение к военному снаряжению — например, к мастеру, делавшему доспехи.

Суффикс -ов указывает на типичную модель русских фамилий, образованных от прозвищ или имён через притяжательное прилагательное: «чей сын?» — Бутурлинов. Форма Бутурлинова в XIX — начале XX века часто фиксировалась в документах как обозначение замужней женщины или вдовы (жена Бутурлинова), но в современном употреблении это просто фамилия по отцу или мужу, не меняющая значения.

В отличие от более известной дворянской фамилии Бутурлины (с ударением на втором слоге), Бутурлиновы — фамилия, вероятно, крестьянского или мещанского происхождения. Встречается она преимущественно в центральных и южных регионах России: в Воронежской, Тамбовской, Рязанской областях. Город Бутурлиновка в Воронежской области получил название не от фамилии, а от фамилии основателя — помещика Бутурлина, но это иной род. Для носителей фамилии Бутурлинова связь с топонимом маловероятна: скорее, предок был прозван Бутурлой за живой нрав или коренастую фигуру, а фамилия закрепилась в той местности, где он жил.

Интересная деталь: в некоторых говорах слово «бутурла» означало также «обрубок», «коротышка». Если принять эту версию, фамилия могла возникнуть как прозвище невысокого плотного человека — и это нередкий случай, когда внешность становилась основой для фамилии без отрицательного оттенка. Спор между версиями решается в пользу значения «непоседа» или «коренастый»: обе правдоподобны, но первая более распространена по частоте употребления слова в диалектах.