Ngày 25 tháng 4 năm 2007, Bùi Xuân Sơn được Thủ tướng Chính phủ Việt Nam Nguyễn Tấn Dũng thăng quân hàm từ Đại tá lên Thiếu tướng Công an nhân dân Việt Nam (quyết định số 506/QĐ-TTg). Lúc này, ông đang là Vụ trưởng Vụ Tài chính, Bộ Công an.[1]

Tháng 7 năm 2013, Bùi Xuân Sơn là Trung tướng Công an nhân dân Việt Nam, Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Hậu cần - Kỹ thuật, Bộ Công an (Việt Nam).[2]

Ngày 22 tháng 10 năm 2015, ông được Hội đồng chức danh Giáo sư Nhà nước Việt Nam công nhận đạt tiêu chuẩn chức danh Phó giáo sư ngành khoa học an ninh (theo Quyết định số 46/QĐ-HĐCDGSNN ngày 22/10/2015 của Chủ tịch Hội đồng chức danh Giáo sư Nhà nước). Ngày 12 tháng 11 năm 2015, ông được Giám đốc Học viện Cảnh sát nhân dân bổ nhiệm chức danh Phó giáo sư.[3]