Фамилия Бутылева — женская форма фамилии Бутылев, и её основа та же, что у мужского варианта: прозвище Бутыль. Вопрос, откуда оно взялось, не так прост, как кажется. Самое очевидное — связь со стеклянной бутылкой, но в русских говорах слово «бутыль» имело и другие, менее известные значения.

В северных и сибирских диалектах «бутылью» называли не только сосуд, но и низкорослого, коренастого человека, а также утку-нырка (гоголя). Прозвище Бутыль могли дать человеку плотного телосложения, невысокого роста, либо — реже — охотнику, промышлявшему дичь. Ещё одна версия отсылает к глаголу «бутылить» — «лить, наливать» или «пьянствовать». В этом случае прозвище могло закрепиться за бражником, целовальником или просто любителем выпить. Какая из версий верна для конкретного рода, без генеалогических изысканий не узнать, но диалектное значение «коренастый» кажется не менее правдоподобным, чем «пьяница».

Суффикс -ев указывает на патронимическое происхождение: Бутылев — сын Бутыля. Форма на -ев, а не на -ов, говорит о том, что основа оканчивалась на мягкий согласный «ль». Фамилия недворянская, типично крестьянская или мещанская. Встречается она в основном в центральных и северных областях России, особенно в Вологодской и Архангельской губерниях, где диалектное слово «бутыль» в значении «коротышка» было в ходу. Встречаются и родственные фамилии: Бутылин, Бутылкин, Бутырский — но они образованы от разных основ и не являются вариантами одной и той же фамилии.