Фамилия Байматов происходит от тюркского имени Баймат — стяжённой формы более полного имени Баймухаммад. Это составное имя складывается из двух элементов: «бай» (богатый, господин, хозяин) и «мухаммад» (прославляемый, достохвальный — эпитет пророка ислама). Таким образом, имя Баймухаммад можно перевести как «богатый и прославляемый» или «господин, достойный хвалы». Со временем в бытовом общении длинное имя сократили до Баймат, от которого и пошла фамилия.

Словообразовательная модель проста: к основе Баймат- добавили русский патронимический суффикс -ов, что типично для фамилий, возникших у тюркских народов под влиянием русской административной традиции в XIX–XX веках. Суффикс указывает на принадлежность: Байматов буквально значит «сын Баймата» или «из рода Байматовых».

Фамилия распространена в среде башкир, татар, казахов и других тюркоязычных народов, у которых имя Баймат (или Баймухаммад) было популярным. География бытования охватывает Башкортостан, Татарстан, Оренбуржье, а также Казахстан и Среднюю Азию. Встречаются варианты написания: Байматов, Байматова, а также Байматов/Байматова. В некоторых диалектах возможна форма Байматов без перехода «а» в «о» под ударением, что отражает местные фонетические особенности.

В ономастических справочниках (например, в работах А. Суперанской по тюркским антропонимам) составные имена с компонентом «бай» относят к желательным именам-пожеланиям: родители надеялись, что сын вырастет богатым и уважаемым человеком. Имя Баймухаммад — яркий пример такого пожелания, объединяющего социальный статус (богатство) и религиозную добродетель (прославление). Фамилия Байматов, таким образом, несёт в себе отпечаток как тюркской, так и исламской культурной традиции.

Среди носителей фамилии есть представители разных сословий — от крестьян до купцов и духовенства, но выделить единую социальную группу сложно: фамилия широко бытовала среди простого народа. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках Байматовы часто записаны как государственные крестьяне или тептяри (сословие в Башкортостане). В советское время фамилия не теряла популярности и сегодня встречается в разных регионах России и постсоветского пространства.