Фамилия Пайманов по своему происхождению — одна из тех, что ставят исследователя перед выбором: либо корень тюркский, либо финно-угорский. И в обоих случаях фамилия оказывается географически привязанной к Поволжью и Уралу.

Самый вероятный источник — тюркское мужское имя Пайман. В языках татар, башкир и других тюркских народов это имя имеет значение «верный слову», «честный», «тот, кто держит обещание». Слово восходит к персидскому «пайман» (договор, клятва, уговор). Имя Пайман встречается в мусульманских семьях, а значит, фамилия Пайманов могла возникнуть в среде крещёных татар, башкир или других тюркских народов, перешедших в православие. Суффикс -ов указывает на русскую модель образования фамилии: «чей?» — Пайманов, то есть сын Паймана.

Менее распространённая, но возможная версия связывает фамилию с финно-угорским корнем. В марийском и удмуртском языках есть слова, звучащие как «пайман» или близкие к нему, обозначающие «доля», «часть», «участок». В этом случае прозвище Пайман мог получить человек, который делил землю, собирал оброк или был наделён какой-то особой долей в общине. Однако эта гипотеза слабее: у неё нет устойчивой антропонимической традиции, и большинство известных носителей фамилии сосредоточено в регионах с сильным тюркским влиянием — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Самарской областях.

Фамилия редкая, в списках дворянских родов не значится. Скорее всего, её носили крестьяне или мещане. Интересно, что ударение в фамилии плавающее: в разных семьях произносят и Пайма́нов, и Па́йманов. Первый вариант ближе к тюркскому имени с ударением на второй слог, второй — к русской адаптации с ударением на корень.

Родственные фамилии по той же модели — Паймуков, Паймурзин, Пайманов стоит в одном ряду с ними, но отличается более прозрачной этимологией: имя Пайман понятнее, чем, скажем, тюркские сложные имена.