Фамилия Бахтемирова — женская форма фамилии Бахтемиров. В русской традиции такие фамилии образовывались от мужского имени или прозвища отца при помощи суффикса -ов (в мужском варианте) и окончания -а (в женском). Это одна из классических «патронимических» моделей, характерная для русских фамилий, хотя основа у неё нерусская.

Корень фамилии — восточного происхождения. Имя Бахтемир (или Бахтеми́р) состоит из двух частей. Первая часть, бахт, с персидского и тюркского переводится как «счастье», «удача», «доля». Вторая часть, темир/тимер, распространена у тюркских народов и означает «железо». Таким образом, имя Бахтемир можно толковать как «счастливое железо» или «железная удача». Подобные имена-обереги, включающие слово «железо», давали мальчикам в надежде на крепкое здоровье и несокрушимость.

Сложно сказать, проникло ли это имя в русскую среду через татар, башкир, казахов или народы Кавказа. Фамилия Бахтемиров встречается в нескольких регионах России, причём не только в Поволжье, где сильно татарское влияние, но и в некоторых областях центральной России. Это говорит о том, что носители фамилии могли быть как крещёными татарами (кряшенами), так и выходцами из других тюркских групп, которые со временем обрусели.

Интересная деталь: ударение в фамилии может падать на второй слог (Бахте́мирова) или на третий (Бахтеми́рова). Второй вариант ближе к тюркскому произношению, где ударение часто фиксируется на последнем слоге основы, но в русском языке оно могло сместиться. Разнобой в ударении — обычное дело для фамилий с восточными корнями, которые давно живут в русской среде.

О сословной принадлежности первых Бахтемировых сказать определённо нельзя. Патронимическая модель на -ов не даёт подсказки: такую фамилию мог получить и крестьянин, и служилый человек. Если предок был мурзой или князем, фамилия, скорее всего, сохранила бы другой суффикс или окончание. Поэтому версия о происхождении от простого человека, получившего прозвище по имени отца, выглядит правдоподобнее.