Фамилия Гойтимирова — редкий случай, когда женская форма встречается чаще мужской в справочниках, но корень у неё, скорее всего, тюркский или кавказский. Основа «Гойтимир» или «Гойтамир» разбивается на две части: «гой» (в тюркских языках — «синий», «небесный», «зелёный» или «пастух») и «темир»/«тимир» — «железо». Получается «синее железо» или «железный пастух» — типичное для кочевых народов составное имя-пожелание, где металл символизировал крепость, а цвет или занятие — принадлежность к роду.

Суффикс -ов- указывает на русскую модель адаптации: фамилию дали по отцу, которого звали Гойтимир. Встречается она в основном в южных регионах России и на Северном Кавказе, где смешивались тюркские, иранские и славянские антропонимы. В дореволюционных записях могла писаться через «а» — Гайтимирова, что усиливает версию о происхождении от имени с элементом «гай» (народ, племя у тюрков). Мужская форма — Гойтимиров — почти не фиксируется в современных базах, что говорит либо о малочисленности рода, либо о переходе на другой вариант фамилии.

Сравните с однокоренными: Темиров, Тимиров, Гойгов — везде та же модель «прилагательное или существительное + железо». Фамилия не получила широкого распространения, поэтому точную географию и сословную принадлежность определить трудно. Скорее всего, предки были из служилых или казачьих слоёв, где тюркские имена не редкость, или из горских народов, принявших православие и русифицировавших фамилию.