Фамилия Бахтимиров — редкий пример, где в основе лежит составное тюрко-персидское имя Бахтимир. На первый взгляд, корень «Бахти» кажется арабским (от «бахт» — счастье, удача), но в данном случае он скорее восходит к древнему иранскому или тюркскому «бахт», которое тоже означает «счастье» и «доля». Вторая часть — «мир» — это не «мир» в значении «вселенная», а искажённое «эмир» (военачальник, повелитель). Встречается и вариант «Бахтимер», где «мер» — тоже титул, но в фамилии закрепилась именно форма на «-мир».

Имя Бахтимир — классический пример «благопожелательного» имени-оберега. Родители, называя сына, закладывали в имя двойную надежду: на счастливую судьбу (Бахти) и на высокий социальный статус (мир/эмир). Вторая часть при этом не обязательно говорила о реальном происхождении из знати — часто она была просто пожеланием, чтобы мальчик «стал господином своей судьбы» или добился уважения.

Фамилия образована по русской модели: к основе Бахтимир добавили патронимический суффикс -ов, что буквально означает «сын Бахтимира». Такая модель типична для фамилий, возникших в среде крещёных татар, башкир или других тюркских народов, перешедших в православие, — имя сохранили, а окончание русифицировали. Встречается вариант без суффикса — Бахтимир, но он крайне редок и обычно указывает на более позднюю запись или сохранение исходной формы.

Географически фамилия Бахтимиров привязана к Поволжью и Приуралью. Наибольшая концентрация носителей — в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Самарской областях. Среди башкир встречается вариант Бахтимеров, где «мер» — это тюркское «батыр» (богатырь) в редуцированной форме, что меняет значение на «счастливый богатырь».

Спорных версий у фамилии немного, и все они слабы. Иногда Бахтимиров пытаются вывести напрямую от арабского «Бахт» + «Имир» (повелитель счастья), но это избыточная реконструкция: составное имя Бахтимир — реально зафиксированная форма, и нет нужды придумывать иное объяснение.