Фамилия Бахтояров образована от диалектного варианта мужского тюркского имени Бахтияр — Бахтояр. В основе лежит тюркско-персидское сложение: «бахт» (счастье, удача) и «йар» (друг, спутник). В переводе на русский язык имя означает «счастливый; тот, кому сопутствует счастье» или, точнее, «друг счастья». Вероятно, нарекая ребенка подобным именем, родители желали, чтобы судьба была благосклонна к их сыну и во всех начинаниях ему сопутствовала удача.

Фамилия построена по стандартной для русской ономастики модели: к основе Бахтояр добавили патронимический суффикс -ов. Такой суффикс указывает на принадлежность: Бахтояров буквально означает «сын Бахтояра» или «из рода Бахтояра». Интересно, что полная форма имени — Бахтияр — дала фамилию Бахтияров, тогда как вариант Бахтояр отражает народное произношение, возможно, с редукцией гласного или под влиянием местных говоров. Встречается и написание Бахтояров через «а» во втором слоге, что фиксирует устную передачу имени.

Географически фамилия тяготеет к регионам с историческим татарским и башкирским населением, а также к Поволжью и Приуралью. Встречается она и у русских, и у представителей тюркских народов, принявших православие, — фамилия не даёт однозначного указания на этническое происхождение. Сословно носители могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми, поскольку имя Бахтияр было распространено в разных слоях татарского общества.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями — Бахтияров, Бахтеяров, — то Бахтояров стоит особняком из-за редкого фонетического сдвига. В словарях тюркских заимствований в русских фамилиях эта форма фиксируется как диалектная, что делает её ценной для историков языка: она показывает, как книжное имя адаптировалось в живой речи.