Фамилия Ахтимирова — редкая, и её происхождение неочевидно. В ней нет привычного славянского суффикса -ов или -ин, а окончание -а указывает на женскую форму. Мужской вариант — Ахтимиров. Чтобы понять корни, нужно отбросить суффикс -ов и посмотреть на основу — Ахтимир.

Самая правдоподобная версия связывает фамилию с тюркскими языками. Имя или прозвище Ахтимир могло сложиться из двух частей: «ахти» (от арабского «ахд» — клятва, верность, или от тюркского «ак» — белый, чистый) и «тимир» (тюркское «темир» — железо). Получается «верное железо» или «белое железо» — характерное для кочевых народов составное имя с пожеланием крепости и честности. Такие имена были распространены у татар, башкир и других тюркских народов Поволжья и Приуралья.

Менее вероятна, но возможна связь с иранскими языками, где «ахти» могло восходить к «ахура» (господин), а «мир» — к «мир» (князь, правитель). Однако в таком случае фамилия скорее имела бы форму Ахтимиров, а не Ахтимиров, и встречалась бы у народов Кавказа, что для данной фамилии не типично.

География бытования фамилии Ахтимирова — в основном регионы с тюркским населением: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область, а также встречается у астраханских татар. В дореволюционных метрических книгах её фиксировали в сёлах Казанской и Уфимской губерний. Это указывает на то, что предки носителей фамилии были, скорее всего, татарами-мишарями или тептярами, не входившими в высшее сословие, а занимавшимися земледелием или ремеслом.

Суффикс -ов в русской огласовке — стандартный способ русификации тюркских фамилий в XIX веке. Если бы фамилия оформилась раньше, до массовой русификации, она могла бы остаться как Ахтимиров (без суффикса) или с татарским окончанием -ов/ев. То, что мы видим именно Ахтимирова, говорит о позднем закреплении фамилии в документах, уже после введения обязательных паспортов.

Встречается и вариант с ударением на второй слог — Ахтимирова, что может указывать на местный диалектный говор. Однокоренных фамилий мало: Ахтимиров, Ахтемиров, Ахтямов — все они, скорее всего, восходят к одному корню «ахти»/«ахтям» с вариациями огласовки.