Фамилия Ахтемирова — одна из тех, где исходное имя-основа почти полностью растворилось в суффиксе и времени, оставив лишь смутный отзвук тюркского или арабского корня. Скорее всего, её основа — мужское личное имя Ахтемир. В тюркских языках оно составное: «ах» (от арабского «ахд» — верность, клятва, или же просто междометие, усиливающее значение) и «темир» (железо). Получается что-то вроде «верный, как железо» или «железная клятва». Имя было распространено у татар, башкир, ногайцев, встречалось и у народов Кавказа, куда его принесли вместе с исламом.

Суффикс «-ова» указывает на принадлежность: Ахтемирова — это «дочь (или жена) Ахтемира». В русской паспортной традиции, закрепившейся за многими нерусскими фамилиями в XIX–XX веках, женская форма стала стандартной, а мужская — Ахтемиров. Так что перед нами типичная «патронимическая» фамилия, образованная от имени отца по отчественной модели, но с тюркским корнем.

Интересно, что вторая часть имени — «темир» — очень продуктивна в тюркской ономастике. Темир, Тимур, Демир — все эти имена значат «железо». Поэтому фамилия Ахтемирова стоит в одном ряду с Темировыми, Тимуровыми и Демировыми. Но первая часть «ах» вносит оттенок, который трудно перевести буквально: это не просто «железо», а «железо с приставкой верности или закалки». Встречаются также варианты Ахтемиров, Ахтемеров, Ахтимиров — это разные записи одного и того же имени в метриках и переписях, где гласные «е» и «и» в безударном положении путали.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам, где веками жили татары и башкиры. Встречается она и у крымских татар, и у народов Дагестана, куда могла попасть через ногайцев или кумыков. Сословно носители фамилии, скорее всего, были крестьянами или мещанами — дворянство такую форму практически не давало, разве что в исключительных случаях через пожалование. Никаких громких исторических личностей с этой фамилией в открытых источниках не зафиксировано, что для фамилии такого типа нормально: она жила в деревнях и аулах, а не в столичных архивах.