Фамилия Байматова — женская форма, а её мужской вариант Байматов. В основе лежит имя Баймат, которое появилось как стяжательная (сокращённая) форма от сложного восточного имени Баймухаммад. Такое сжатие — естественный процесс для тюркской языковой среды: длинное имя укорачивали для удобства в быту, отбрасывая второй корень, но сохраняя главный смысловой элемент.

Разберём имя-основу Баймухаммад. Оно составное, и его части переводятся с тюркского и арабского соответственно. Первая часть — «бай» — означает «богатый человек», «господин», «хозяин». Вторая — «мухаммад» — арабское имя, которое переводится как «прославляемый», «восхваляемый». Таким образом, полное имя Баймухаммад можно понять как «богатый и прославляемый» или «господин Мухаммад». Имя Баймат, ставшее фамильным, сохранило указание на богатство и высокое положение («бай»), а корень «мат» — это и есть усечённое «мухаммад».

Фамилия образована по русской модели с помощью типичного патронимического суффикса -ов. В русской традиции фамилии на -ов/-ев и -ин образовывались от имён или прозвищ отца: Баймат → сын Баймата → Байматов. Его дочь или жена — Байматова. Такая модель закрепилась в среде крещёных татар, башкир и других тюркских народов, входивших в состав Российской империи, когда им давали фамилии по отцу.

Процесс становления фамилий у разных народов шёл неравномерно. У тюркских народов Поволжья и Урала фамилии массово закреплялись в XIX — начале XX века. Поэтому окончательно определить точное место и время возникновения конкретного рода Байматовых можно только по генеалогическим документам: метрическим книгам, ревизским сказкам или переписям. Однако можно уверенно сказать, что предки носителей фамилии были людьми уважаемыми — имя Баймат давали не случайно, оно подчёркивало достаток и статус семьи.