Фамилия Бутыловы (и её вариант Бутылов) почти наверняка произошла от прозвища Бутыля. В его основе лежит слово «бутыль» — стеклянный сосуд с узким горлом для вина. Такое прозвище мог получить винодел или торговец вином. Однако у слова было и второе, менее известное значение: «ящик, в который идёт до 50 пудов руды». Поэтому прозвище Бутыля могло закрепиться за горняком, рудокопом — человеком, который работал с этой мерой руды.

Модель образования типична для русских фамилий: прозвище на -я (Бутыля) превратилось в фамилию через суффикс -ов, который указывал на принадлежность («чей?» — сын Бутыли). Такие фамилии чаще всего складывались в среде крестьян и посадских людей, где прозвище давалось по занятию, внешности или привычке.

О точном месте и времени появления фамилии Бутылов говорить сложно: процесс шёл несколько столетий, и следы теряются в массе местных говоров. Интересно, что слово «бутыль» в диалектах могло означать не только посуду, но и «толстяк», «увалень» — переносное прозвище по фигуре. Эта версия менее правдоподобна, чем ремесленная, но полностью исключать её нельзя: прозвища по внешности давали не реже, чем по профессии.

Встречается фамилия в разных регионах России, но заметно чаще — на севере и в центральных областях, где были развиты винокурение и горное дело. В написании возможны варианты: Бутылов, Бутыловы (множественное число, указывающее на род или династию).