Фамилия Байтемировы — один из примеров того, как тюркское имя, попав в русскую среду, превратилось в фамилию. Её основа — составное мужское имя Байтемир, которое складывается из двух тюркских корней: «бай» (господин, повелитель, богатый) и «темир» (железо). Таким именем родители могли наречь сына с пожеланием, чтобы он вырос сильным и твёрдым духом, как железо, и при этом занял достойное положение.

Слово «темир» широко встречается в тюркской антропонимии: достаточно вспомнить Тамерлана (Тимур-ленг) или распространённые фамилии Темировы, Темирхановы. В паре с «баем» оно даёт значение вроде «крепкий хозяин» или «железный господин». Фамилию образовали по стандартной русской модели: к основе Байтемир добавили патронимический суффикс -ов, который указывал на принадлежность роду (буквально «сын Байтемира»).

Исторически фамилии такого типа закреплялись в русской среде в XV–XVII веках, когда выходцы из Орды, от печенегов и половцев, поступали на службу к московским князьям. Многие из них получали земли и дворянство, а их тюркские имена со временем адаптировались и дали начало целым фамильным гнёздам. В отличие от чисто русских прозвищных фамилий, Байтемировы несут в себе прямой след восточного именника — это не описание внешности или профессии предка, а его личное имя, ставшее родовым.

Современные носители фамилии встречаются в разных регионах России, но особенно часто — в республиках Северного Кавказа, Татарстане, Башкортостане и среди казахов, где имя Байтемир (вариант написания — Байтөмір) до сих пор бытует. В русских документах встречаются варианты написания: Байтемиров, Байтемеров, реже — Байтимиров. Такая вариативность связана с неустойчивой передачей тюркских гласных при записи в церковных книгах и переписях.

Фамилия Байтемировы — не просто указание на родство, а живая метка культурного обмена: тюркское имя, перешедшее в русский фамильный суффикс, сохранило в себе и древнюю систему имён, и историю службы инородцев в Российском государстве.