Фамилия Сатимова — женская форма фамилии Сатимов, и её происхождение стоит искать в мужском варианте. Основа фамилии — личное имя или прозвище Сатим. Здесь мы сталкиваемся с тюркским пластом русских фамилий, что неудивительно для южных и восточных регионов России, где веками жили рядом славяне и тюркские народы.

Скорее всего, имя Сатим восходит к тюркскому корню «сат» — «продавать». В таком случае Сатим — это форма, близкая к значению «проданный» или «продавец». В доисламской и раннеисламской тюркской традиции существовал обычай давать ребенку «обережное» имя, чтобы отвести от него зло или болезни. Имя «Сатим» (проданный) давали в семьях, где дети часто умирали: считалось, что злые духи не тронут «проданного» младенца, поскольку он уже не принадлежит роду. Таким образом, носитель фамилии Сатимов — потомок человека, которого в детстве нарекли таким охранительным именем.

Другая, менее распространенная версия, связывает Сатима с арабским именем Сати (ساطع) — «лучезарный, сияющий», с добавлением тюркского аффикса принадлежности -им. Но это объяснение менее вероятно: в тюркских языках заимствованные арабские имена редко получали такой суффикс, и форма «Сатим» скорее укладывается в модель отглагольных имен.

Фамилия Сатимова не относится к числу широко распространенных. Её можно встретить в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также среди казахов — в Казахстане фамилия Сатимов встречается чаще, что подтверждает её тюркские корни. Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог: Сати́мова, хотя в разных диалектах возможны варианты.

Формант -ов указывает на типичную русскую модель образования фамилий: от имени отца (Сатим → сын Сатима → Сатимов). Это значит, что предок носительницы фамилии был крещен или числился в православных или мусульманских метриках под именем Сатим, а его дети уже получили фамилию по отцу. Социальный статус предков мог быть разным: от крестьян до служилых татар, но точных данных о сословной принадлежности без генеалогического поиска не найти.