Фамилия Бахтамян — армянская по происхождению и образована по классической для Закавказья модели. Её основа — мужское личное имя Бахтам, которое восходит к армянскому словосочетанию со значением «святая вера». Выбор такого имени в прошлом был осмысленным: родители, называя сына Бахтамом, вкладывали надежду на его религиозность и верность вере предков.

Сама фамилия построена с помощью патронимического суффикса -ян, который в армянском языке выполняет ту же роль, что русские -ов/-ев или -ин. Изначально формант -ян означал принадлежность к роду: «из семьи такого-то» или «из дома такого-то». Поэтому фамилия Бахтамян в буквальном прочтении — «из рода Бахтама», то есть потомок человека по имени Бахтам.

Интересно, что армянская фамильная система, в отличие от русской, не знала сословных барьеров: фамилии на -ян могли носить и крестьяне, и князья. Это значит, что предки Бахтамян — не обязательно знать, а просто люди, чей родоначальник носил имя Бахтам. Само имя Бахтам встречается и сегодня, хотя и не относится к самым распространённым, что делает фамилию относительно редкой.

В написании фамилии возможны варианты, связанные с передачей армянских звуков кириллицей: иногда встречается форма Бахтамьян (с удвоенным «я»), но это скорее исключение, чем норма. Основной и самый частый вариант — Бахтамян.