Фамилия Сантемиров — редкий пример, где основа, скорее всего, не русская, а тюркская или арабская, но оформлена фамилия по русской модели. Разбираем её по частям.

Корень «Сантемир» — это составное имя. Первая часть, «Сан», может восходить к тюркскому «сан» (число, почёт, слава) или к арабскому «сан» (год, возраст). Вторая часть, «темир», — тюркское слово «железо» (встречается в именах Темир, Тимур). Таким образом, Сантемир — это имя-пожелание вроде «Железная слава» или «Крепкий, как железо». Имена с компонентом «темир» были распространены у многих тюркских народов: татар, башкир, казахов, ногайцев. В пользу тюркского происхождения говорит и суффикс -ов, который в русском языке стандартно присоединяли к тюркским основам при русификации фамилий.

Вторая версия, менее вероятная, — что «Сантемир» — это искажённое «Сант-Эмир» (святой эмир) или «Сан-Темир» от арабского «сант» (опора). Но в тюркской среде имя Сантемир встречается как реальное личное имя, что делает эту гипотезу основной.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Сантемиров — буквально «сын Сантемира» или «из рода Сантемира». Фамилия образована по патронимической модели, типичной для русских фамилий, но на основе нерусского имени. Это говорит о том, что предок носителя фамилии был крещён или перешёл в православие (или его записали в документы по русскому образцу), а его отчество или родовое прозвище закрепилось как фамилия.

Географически фамилия Сантемиров тяготеет к регионам с исторически смешанным русско-тюркским населением: Поволжье (Татарстан, Башкортостан), Урал, Оренбуржье. Встречается она нечасто, что характерно для фамилий, образованных от редких составных имён. В дореволюционных источниках Сантемировы могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми (казаками, толмачами) — в пограничных областях такие фамилии нередко фиксировали именно у тех, кто контактировал с кочевыми народами.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Сантемиров стоит в одном ряду с Темировыми, Темирхановыми, Темирбулатовыми. Отличие — в первой части «Сан», которая придаёт фамилии дополнительный оттенок значения, связанный с почётом или временем.