Фамилия Байтимеров — один из примеров того, как тюркское имя становится русской фамилией. В её основе лежит мужское имя Байтимур, которое складывается из двух корней: «бай» (господин, повелитель, богач) и «тимур» (железо). Сложносоставные имена с «бай» — «хозяин», «владелец» — были очень распространены у тюркских народов, особенно в Поволжье и Приуралье. Называя сына Байтимуром, родители желали ему стать несгибаемым, как железо, и уважаемым, как господин.

Фамилию Байтимеров от этого имени образовали по русской модели: к основе на согласный добавили суффикс -ов, который указывает на принадлежность («сын Байтимура»). Чередование гласных в корне — «у» меняется на «е» (Байтимур → Байтимеров) — не случайность. Это результат исторических процессов в языке: в тюркских языках, особенно в татарском и башкирском, звук «у» в безударной позиции мог редуцироваться или переходить в более узкий «е» при адаптации имени в русской среде. Именно так имя Байтимур в русском документообороте и бытовом произношении закрепилось как Байтимер — отсюда и фамильное окончание.

Географически фамилия Байтимеров чаще всего встречается среди татар и башкир, в регионах исторического расселения этих народов: в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях. Встречаются варианты написания с «у» — Байтимуров, но форма через «е» (Байтимеров) более распространена и закрепилась в официальных записях. Носители фамилии могли быть выходцами из крестьян, торговцев или служилых людей — имя не давало сословной привилегии, а отражало надежду на личные качества.