Фамилия Бахтынов — редкий пример, где за русским суффиксом -ов скрывается имя восточного происхождения. Её основа, Бахтын, восходит к иранскому корню «бахт» — «счастье», «удача», «богатство» или «судьба». Это слово хорошо знакомо по персидскому имени Бахтияр (буквально «обладающий счастьем») и по названию народа бахтиары в Иране. В русских говорах и документах имя Бахтын могло появиться через тюркское посредничество: у татар, башкир или казахов имя Бахты (Бахти) встречается как производное от того же корня. Родители, называя сына Бахтыном, вкладывали в имя пожелание удачливой и обеспеченной жизни.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе на -ын прибавляется патронимический суффикс -ов, означающий «сын Бахтына». Такая форма — Бахтынов, а не Бахтин — указывает, что исходное имя звучало именно как Бахтын, с твёрдым конечным согласным.

В отличие от более частых фамилий на -ин (от имён на -а/-я), здесь мы видим архаичный вариант притяжательного прилагательного. Сословно фамилия не маркирована: её могли получить как крестьяне, так и служилые люди, но по географическому распространению Бахтыновы чаще встречаются в Поволжье и на Урале — регионах активного русско-тюркского контакта.

Других версий происхождения, кроме иранско-тюркской, у этой фамилии нет. Попытки связать её с русским словом «бахта» (густая ткань) или диалектным «бахтырь» (увалень) маловероятны: имя Бахтын фиксируется в старых актах именно как личное, а не прозвище по профессии или внешности.