Фамилия Гантемиров — одна из тех, где корень говорит сам за себя, но не сразу. В её основе лежит тюркское мужское имя Гантемир (варианты: Гантемыр, Гантемир). Первая часть, «ган», восходит к тюркскому «кан» — «кровь» или в переносном смысле «кровный, родной». Вторая часть, «темир» — «железо». Имя Гантемир, таким образом, значит «кровное железо» или «железная кровь» — типичное для кочевых народов «бронебойное» имя-пожелание, которое должно было даровать мальчику твёрдость, несгибаемость и воинскую доблесть. Встречается также форма Гантемур, где «темур» — диалектный вариант того же «железа».

Модель образования фамилии проста и характерна для русского ономастикона: к тюркскому имени добавили русский патронимический суффикс -ов. Изначально Гантемиров — «сын Гантемира». Фамилия закрепилась в среде, где русская фамильная система накладывалась на тюркскую антропонимию, — прежде всего в северокавказском регионе, в Поволжье и среди татар. Встречается она у кумыков, ногайцев, астраханских татар, а также у осетин, где могла появиться через кабардинское или кумыкское посредничество.

Интересна не столько география, сколько сословный контекст. Гантемиры — известная княжеская фамилия у кумыков (Гантемировы, вариант Гантемир-Шаухаловы), владевшая аулами в Дагестане. В XIX веке представители этого рода служили в русской армии офицерами, участвовали в Кавказской войне. Однако фамилия не была исключительно дворянской: в метрических книгах Астраханской и Ставропольской губерний Гантемировы встречаются и среди крестьян-татар, и среди казаков. Это значит, что имя Гантемир было популярным у разных слоёв, и фамилия закрепилась не как единый аристократический ствол, а как несколько независимых родов.

Спорных версий немного. Иногда первую часть «Ган-» ошибочно связывают с арабским «хан» (владыка) или с персидским «джан» (душа). Но фонетически и исторически убедительнее тюркское «кан». В осетинском языке слово «гæн» означает «может», но это случайное созвучие: осетинские Гантемировы — почти наверняка потомки пришлых тюркоязычных предков, а не носители местного корня.

Если искать фамилию-близнеца по модели, то это, например, Бектемиров (бек + темир) или Кантемиров (с тем же «кан», но в полной огласовке). К слову, фамилия Кантемиров более известна (актёр из «Джентльменов удачи»), но Гантемиров — её фонетический вариант, возникший из-за редукции гласного в начале слова. В дореволюционных документах одну и ту же семью могли записать и как Кантемировы, и как Гантемировы — разнобой в передаче тюркских имён был обычным делом.