Фамилия Бьюков — редкий случай, когда основа почти наверняка не славянская, а тюркская, а русский суффикс -ов лишь оформил её по привычной модели. В русских фамилиях корень Бьюк- не встречается; в исконных прозвищах от глагола «бить» (Битюк, Бьюк) нет убедительных следов. Гораздо вероятнее, что в основе лежит тюркское слово «бюк» или «бюкю» — «согнутый», «кривой», «горбатый». В казахском, башкирском, татарском языках «бөк» означает «горб» или «сутулость». Прозвище Бьюк могли дать человеку с характерной осанкой, сгорбленному или хромому.

По другой версии, Бьюк — это вариант написания фамилии Бюков, которая встречается у поволжских татар и башкир. В дореволюционных документах звук «ю» нередко передавали через «ью» (ср. «бьюро» вместо «бюро»), так что Бьюков и Бюков — одна и та же фамилия. Её носители — это, скорее всего, крещёные татары или выходцы из тюркской среды, которые получили фамилию по прозвищу предка, а затем обрусели.

Географически фамилия Бьюков тяготеет к Среднему Поволжью и Приуралью: Самарская, Оренбургская области, Татарстан, Башкортостан. Встречается она редко, и это дополнительный аргумент в пользу локального тюркского происхождения, а не случайного словообразования.

Морфологически фамилия проста: основа Бьюк- плюс патронимический суффикс -ов, который в русской традиции означает «сын такого-то». То есть Бьюков — «сын Бьюка», где Бьюк — это прозвище отца. Никакой сложной суффиксальной игры здесь нет, что тоже типично для фамилий, возникших в тюрко-русском пограничье в XVII–XIX веках.