Фамилия Бахтимирова образована от мужского личного имени Бахтимир. Имя это составное, и обе его части — из разных восточных языков. Первая часть восходит к арабскому «бахти» — «счастливый». Вторая — к персидскому «мир» (или «эмир»), что значит «военачальник», «повелитель», «господин». Складываясь, имя получало пожелательный смысл: родители надеялись, что сын будет не просто счастлив, но и займет высокое положение, станет уважаемым человеком, возможно, из рода военачальников.

Словообразовательная модель здесь простая и распространенная в тюрко-татарской среде: к основе Бахтимир прибавили русский патронимический суффикс -ов (в женском роде — -а). Так на стыке восточного имени и славянской фамильной системы появилась фамилия Бахтимиров/Бахтимирова. Такие фамилии обычно закреплялись в семьях, где предки исповедовали ислам, а затем, в XIX–XX веках, вошли в общероссийский обиход.

Ударение в фамилии чаще всего падает на третий слог — Бахтими́рова, хотя в устной речи встречаются варианты. Географически фамилия тяготеет к регионам Поволжья и Урала, особенно к Татарстану и Башкортостану, где составные имена с компонентом «бахти» и «мир» были обычны. Встречается она и у представителей других тюркских народов.

Стоит отдельно сказать о второй части имени — «мир». В персидском и арабском контексте это не просто «правитель», но и титул, который в разные эпохи носили военачальники, наместники и даже пророк Мухаммед. Поэтому имя Бахтимир могло не только желать счастья, но и прямо указывать на социальные амбиции семьи: дать ребёнку «титульное» имя значило заявить о притязаниях на уважение и власть.

Точное время и место возникновения фамилии Бахтимирова можно установить только через генеалогические разыскания. Но с высокой вероятностью её основа — доисламское или раннеисламское составное имя, которое позже, при взаимодействии с русской административной системой, превратилось в фамилию.