Фамилия Бутылицина — женская форма от Бутылицин, и в ней сразу заметна необычная словообразовательная модель. В русских фамилиях суффикс -ин обычно присоединяется к основам на -а/-я (Петров — Петухов, но Сорока — Сорокин, Илья — Ильин). Здесь же основа — «бутылиц-», а суффикс -ин добавлен к слову, которое само уже содержит уменьшительный суффикс -иц-. То есть фамилия образована не напрямую от «бутылка», а от производного «бутылица» — так в старину называли небольшую бутыль или флягу. Этот двойной суффикс — редкая черта, указывающая на то, что прозвище предка было не просто «Бутылка», а именно «Бутылица», с оттенком ласкательности или, наоборот, ироничного уменьшения.

Прозвище Бутылица могли дать бондарю, делавшему посуду, или торговцу, разносившему вино в мелкой таре. В северных и центральных говорах «бутылицей» называли также неуклюжего, полного человека — по сходству с округлым сосудом. Поэтому фамилия могла закрепиться и за тем, кто выделялся дородной фигурой. Географически фамилия редкая; её следы встречаются в основном в Вологодской и Архангельской областях, где промыслы, связанные с деревянной и стеклянной посудой, были распространены.

В XIX веке фамилия могла писаться через «а» — Буталицин, что связано с местным аканьем и не меняет сути корня. Важно, что форма Бутылицина (а не Бутылицына) — строго нормативная: суффикс -иц- не даёт варианта с «ы». В отличие от фамилий вроде Бутылкин или Бутылочкин, здесь сохранилась архаичная словообразовательная цепочка: бутыль → бутылица → Бутылицин → Бутылицина. Такая деталь сразу отличает фамилию от более массовых однокоренных аналогов.