Фамилия Ахтямзанов — один из тех случаев, когда разбор начинается с суффикса, а не с корня. Типичная русская модель «-ов» прирастает к основе, которая явно не славянская. Перед нами патроним (фамилия по отцу) тюркского происхождения, причём довольно поздний по времени оформления — скорее всего, вторая половина XIX века, когда крестьяне и мещане Поволжья и Приуралья массово получали фамилии.

Основа — татарское или башкирское личное имя Ахтямзан (Ахтямжан). Оно составное. Первая часть, «Ахтям», восходит к арабскому «ахтам» — «щедрый», «великодушный». Вторая часть, «зан» или «жан», — персидского корня (джан), означает «душа», «жизнь», часто использовалась как ласкательный компонент в именах. Получается «щедрая душа» или «великодушный жизнью». Имя Ахтямзан (или Ахтямжан) бытовало в среде волго-уральских татар и башкир, особенно среди тех, кто исповедовал ислам.

Модель образования проста: к имени Ахтямзан добавили русский суффикс принадлежности «-ов», который в русском языке стал универсальным для фамилий. Таким образом, Ахтямзанов буквально означает «сын Ахтямзана» или «потомок Ахтямзана». Суффикс именно «-ов», а не «-ев», что указывает на твёрдое окончание основы (Ахтямзан, а не, скажем, Ахтямзань). Вариант через «ж» (Ахтямжанов) встречается реже, но возможен — он ближе к произношению в татарском языке, где звук «ж» мягче.

Географически фамилия привязана к территориям, где татары и башкиры исторически соседствовали с русскими: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область, отчасти Челябинская. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках носители фамилии почти наверняка записаны как государственные крестьяне или тептяри (сословие, платившее подати). Дворянских родов с такой фамилией не было — она сугубо крестьянско-мещанская.

С точки зрения ономастики, фамилия Ахтямзанов — хороший пример того, как исламское имя с арабо-персидскими корнями прошло через тюркскую среду и получило русское фамильное окончание. Редкость фамилии (в отличие от распространённых Ахтямовых или Замановых) объясняется тем, что составное имя Ахтямзан не было массовым — его давали реже, чем простые одноосновные имена.