Фамилия Миртемиров — редкий случай, когда в основе лежит не просто личное имя, а целая смысловая конструкция из двух корней. Она образована от составного тюркского имени Миртемир, где первая часть «мир» восходит к арабскому «амир» (повелитель, князь), а вторая — «темир» (железо). Вместе это имя означает «железный повелитель» или «князь-железо» — мощное, статусное прозвище-пожелание, популярное у народов Средней Азии и Поволжья.

Модель образования фамилии — русская, с суффиксом -ов, который присоединили к тюркскому имени. Это типичная история для XIX–XX веков, когда представители нерусских народов, попадая в административный учёт Российской империи или СССР, получали фамилии по привычной для чиновников схеме: имя отца + русское окончание. Так Миртемир стал Миртемировым, то есть «сын Миртемира».

Имя Темир (в форме Тимер, Темир) широко распространено у татар, башкир, казахов, узбеков и киргизов. Встречается оно и в составе других славянских фамилий тюркского происхождения — например, Темиров, Тимеров, Темирханов. Вариант Миртемиров — более редкий, он указывает на то, что предок носил именно двусоставное имя, а не просто Темир.

Социальный контекст здесь прозрачен: носители фамилии, скорее всего, происходят из среды оседлых или полукочевых тюркских народов, принявших фамилию в период массовой паспортизации 1920–1930-х годов. Встречается фамилия в Узбекистане, Таджикистане, среди татар Башкортостана и Татарстана. В русской среде она практически не бытует — это маркер определённой этнической и географической принадлежности.

С точки зрения словообразования, фамилия стоит в одном ряду с такими же «сложными» тюркскими фамилиями, как Бекмурзов, Хантемиров, Алиев. Разница лишь в том, что Миртемиров не прибавляет к основе дополнительных формантов вроде -бек или -хан, а использует чистую форму имени. Это делает её прозрачной для этимологического разбора, но и одновременно редкой: в базах данных встречается единично.