Фамилия Нартымова — редкая и территориально привязанная. Её основа — мужское прозвище или имя Нартым, которое, скорее всего, имеет тюркское происхождение. В татарском, башкирском и других тюркских языках корень «нарт» может означать «богатырь», «силач» или восходить к эпическому «нарт» (герой нартского эпоса у народов Кавказа). Вторая часть — «ым» — характерный аффикс принадлежности, дающий значение «мой богатырь» или «принадлежащий к нартам». Таким образом, прозвище Нартым мог получить физически крепкий, мужественный человек или потомок тех, кого в роду называли «нартами» — уважительно, как былинных героев.

Суффикс -ов в окончании — стандартный русский патронимический формант, указывающий на принадлежность: «чей?» — Нартымова. Первоначально это было отчество: дочь или жена человека по имени Нартым. Модель образования типична для восточных окраин Русского государства, где русские фамилии часто накладывались на местные имена.

Географически фамилия тяготеет к Уралу и Зауралью. Наибольшая концентрация носителей — в Свердловской области, Ханты-Мансийском округе и на юге Тюменской области. Это зона исторического контакта русского и тюркского населения, а также место расселения сибирских татар и башкир. Встречается и у коми-пермяков, что говорит о заимствовании прозвища в финно-угорскую среду.

В дореволюционных метрических книгах фамилия фиксируется как «Нартымова» без вариантов — написание устойчиво. Двойных форм (вроде «Нартымов/Нартымова») не обнаружено, что указывает на позднее, уже «бумажное» закрепление фамилии. Социальный состав носителей — в основном крестьяне и ямщики, что подтверждается переписями XIX века по Пермской и Тобольской губерниям.

Редкость фамилии объясняется узкой локальной основой: имя Нартым не было распространённым крестильным, а бытовало как мирское или языческое. После христианизации такие имена быстро выходили из обихода, оставляя след только в фамилиях. Сегодня Нартымова — скорее всего, потомок одной или нескольких родственных семей, сохранивших память о предке-богатыре.