Фамилия Ахтамьянов происходит от имени Ахтамьян — тюрко-персидского сложения, характерного для мусульманских народов Поволжья и Приуралья. Имя Ахтамьян — это сокращённая форма от Ахтямджан, где основа «Ахтям» восходит к древнетюркскому значению «щедрейший из щедрых», а компонент «джан» (в усечённом виде «-ян») в переводе с персидского означает «душа», «человек» или «дорогой». Получается, что имя Ахтамьян можно истолковать как «щедрая душа» или «дорогой щедрец».

Фамилия образована по русской модели притяжательных фамилий на -ов: суффикс -ов присоединялся к основе имени (Ахтамьян), указывая на принадлежность роду человека с таким именем. Такой тип фамилий массово закреплялся у татар, башкир, мишарей и других народов, исповедующих ислам, после вхождения их земель в состав Российского государства — в основном в XVIII–XIX веках, когда крестьянам и горожанам давали фамилии по имени отца.

В отличие от чисто арабских или тюркских фамилий, в Ахтамьянове заметна гибридная структура: тюркский корень + персидский аффикс + русский патронимический суффикс. Это типичный пример того, как местные имена «русифицировались» в документах, но сохраняли исконное смысловое ядро. Географически фамилия встречается в основном среди башкир и татар, особенно в Башкортостане, Татарстане и Челябинской области.

Стоит обратить внимание на редкий для русских фамилий элемент «-ьян» в основе. В татарской и башкирской ономастике это усечение от «джан» встречается нечасто: обычно «джан» сохранялся целиком (Ахтямджанов, Гайнутджанов). Форма Ахтамьян (через «-ян») могла возникнуть из-за особенностей местного произношения или упрощения при записи в метрических книгах. Так что Ахтамьянов — не просто вариант, а более краткая, «народная» ветвь того же имени.

Первые письменные фиксации фамилии стоит искать в ревизских сказках и метрических книгах Оренбургской и Уфимской губерний середины XIX века — именно там жили основные носители этого рода.