Фамилия Бектемисов образована от личного имени Бектемис. Как и многие восточные имена, оно составное. Первая часть восходит к слову «бекет», которое в киргизском и казахском языках означает «крепкий». Вторая часть — от тюркского «мис», то есть «медь». В сумме имя Бектемис можно трактовать как «крепкая медь». Родители, давая такое имя сыну, желали ему силы и здоровья, сравнивая его с прочным металлом.

Фамилия образована по русской модели: к основе имени добавили типичный суффикс -ов, который указывает на принадлежность («чей?» — Бектемисов). Значит, Бектемисовы — это потомки человека по имени Бектемис. Такая словообразовательная модель (тюркское имя + русский суффикс) характерна для фамилий, возникших в среде татарских, башкирских, казахских и других тюркоязычных народов, вошедших в состав Российской империи.

Фамилия фиксируется в документах XIX века. В Книге памяти Алма-Атинской области упомянут мулла Нусыпбай Бектемисов, родившийся в 1874 году в Илийском районе. Среди известных носителей — Амангельды Иманакышевич Бектемисов (1945–2001), советский и казахский государственный деятель, занимавший посты заместителя министра строительства предприятий тяжелой индустрии и председателя Госкомитета КазССР по материально-техническому снабжению.

Встречаются и другие варианты написания фамилии — Бектемисова (женская форма) и Бектемисовы (множественное число). География фамилии в основном связана с Казахстаном и прилегающими регионами, что неудивительно, учитывая тюркские корни основы. Точное время возникновения фамилии назвать сложно: процесс её закрепления мог растянуться на несколько поколений и зависел от конкретной семьи и местности.