Фамилия Бачтимиров — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Если отбросить вариант случайного искажения при переписи, её основа — личное имя или прозвище Бачтимир. Такая модель (основа на -мир) типична для древнерусских и южнославянских имён: Яромир, Владимир, Ратимир. В данном случае первая часть «бач-» — самая спорная.

Скорее всего, корень восходит к тюркскому «бач» (баш) — «голова», «старший», «главный». В диалектах и языках Поволжья (татарский, башкирский, чувашский) слово «баш» давало множество производных: башлык, башмак. В славянской среде оно могло перейти в «бач» через аканье или тюркскую огласовку. Тогда Бачтимир — «главный в мире», «старшина общины», «предводитель». Имя могли дать ребёнку с пожеланием стать лидером или как прозвище реальному главе рода.

Вторая версия, менее вероятная, — славянская основа «бачить» (видеть, смотреть, знать) в западнорусских и украинских говорах. Тогда Бачтимир — «видящий мир», «прозорливый». Но суффикс -мир в сочетании с глагольным корнем встречается редко, обычно -мир присоединяли к именным основам.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Бачтимиров — сын Бачтимира. Фамилия образована не от крестильного имени (в святцах такого нет), а от мирского, языческого. Это значит, что предок носителя фамилии жил в среде, где до XVII века или даже позже сохранялись дохристианские имена. Географически фамилия могла закрепиться на границе расселения славян и тюркских народов — в Поволжье, Приуралье или на юге России, где смешение культур давало такие гибридные формы.

Вариаций написания, скорее всего, не было — фамилия редкая и не успела «размножиться» в разных диалектах. Встречаемость в современных базах данных крайне низкая, что подтверждает её локальный и, возможно, угасающий характер.