Фамилия Байтимова — женская форма мужской фамилии Байтимов. В её основе лежит тюркское составное имя или прозвище, что сразу указывает на регион происхождения: скорее всего, это южный Урал, Поволжье, Казахстан или Средняя Азия, где сильны башкирские, татарские или казахские традиции именования.

Разбираем словообразовательную модель. Первая часть «Бай» — распространённый тюркский компонент, означающий «богатый», «господин», «хозяин». В составе имён он часто указывал на знатность, состоятельность или пожелание благополучия. Вторая часть «Тим» — сложный элемент. Это может быть усечённая форма от арабского «Тимур» (железо) или же от глагольной основы «тим» в значении «опора», «поддержка» в некоторых тюркских диалектах. Таким образом, Байтим — это «богатый как железо», «крепкий господин» или «опора богача». Суффикс -ов в мужской форме стандартный для русской адаптации тюркских фамилий, указывающий на принадлежность: «сын Байтима».

Географически фамилия Байтимова наиболее характерна для башкир и татар. В башкирском ономастиконе есть имя Байтимер (где «Тимер» — железо), а фамилия Байтимова могла возникнуть как фонетический вариант от Байтимеров, с выпадением звука «р» в разговорной речи. В казахском языке также есть имя Байтим, но оно менее распространено. Социальный контекст: носители такой фамилии в XIX веке могли быть из сословия тептярей или башкир-вотчинников, то есть не крепостными, а лично свободными, часто занимавшимися скотоводством или земледелием.

Стоит отметить, что фамилия не имеет отношения к славянским корням, несмотря на русское окончание. Попытки связать её с глаголом «байтить» (от «байт» — стихотворная строка) ошибочны: это чисто тюркская антропонимическая модель. Встречаются варианты написания Байтимов, Байтимеров, но форма Байтимова фиксирует именно тот вариант, где вторая часть имени упростилась до «тим».