Фамилия Бутвинова — женская форма фамилии Бутвинов, а та, в свою очередь, образована от прозвища или мирского имени Бутвин. Основа здесь — слово «ботва» (в старом написании «бутва»), то есть листья и стебли корнеплодов. В русских говорах «ботвой» называли не только свекольную или морковную зелень, но и вообще любую травянистую ботву, а «бутвин» могло быть прозвищем человека, который торговал зеленью, косил её или жил на богатой растительностью земле. Встречается и другая, более редкая версия: от диалектного «бутва» — «толстяк», «неповоротливый», но она менее вероятна, так как прозвища по ботве чаще связаны с родом занятий, чем с внешностью.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Бутвин — это «сын Бутвина» или «человек из семьи Бутвиных». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от прозвищ на -а или -я, и встречается реже, чем -ов/-ев, что делает Бутвиновых заметными на фоне более массовых фамилий.

Географически фамилия привязана к южнорусским и центральным областям — там, где в говорах слово «ботва» было в ходу. Встречается в Воронежской, Тамбовской, Рязанской губерниях, а также у казаков — на Дону и Кубани. В дореволюционных переписях Бутвиновы чаще числились крестьянами или мещанами, но изредка попадались и среди однодворцев — потомков служилых людей, охранявших южные рубежи.

Однокоренные фамилии — Ботвинов, Ботвинников, Бутвин, Бутвинкин — все они восходят к той же основе, но различаются по суффиксам. Бутвинова стоит в ряду тех фамилий, которые не потеряли связь с живым народным словом: любой, кто знает, что такое ботва, сразу поймёт, о чём речь.