Фамилия Буюклийская — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает любые прозвищные или профессиональные версии. Её основа тюркская, а суффикс указывает на принадлежность к конкретному месту.

В основе лежит тюркское слово «буюк» (büyük) — «большой», «великий», «старший». В турецком, крымскотатарском и других тюркских языках это прилагательное часто входит в состав топонимов: Büyükdere, Büyükçekmece, Büyükada. Скорее всего, предок носительницы фамилии происходил из селения, в названии которого было слово «Буюк» — например, Буюк-Онлар (историческое название села в Крыму) или Буюк-Кой. Суффикс -лий (в женском роде -лийская) — типичный патронимический или топонимический формант для тюркских фамилий, образованных по русской модели: он указывает на выходца откуда-то («буюклий» — «тот, кто из Буюка»). Женское окончание -ая закрепилось при русификации фамилии в XIX — начале XX века, когда фамилии в женском роде получали такое оформление по аналогии с русскими прилагательными.

Менее вероятная версия — происхождение от личного прозвища Буюк (Великий). В таком случае фамилия была бы Буюков или Буюкский, но суффикс -лийский жёстко привязывает её к местности. Встречаемость фамилии в Крыму и среди потомков крымских татар, а также в болгарских и гагаузских общинах (где тоже есть топонимы с «буюк») подтверждает топонимическую версию.

Сословной принадлежности по фамилии не определить: носителями могли быть как крестьяне из крымских деревень, так и, реже, мелкие служилые люди, если фамилия оформлялась уже после переселения в Российскую империю. В современных базах данных фамилия встречается единично, чаще всего на юге России и в Украине.