Фамилия Шахтимир — редкая и звучная, её происхождение почти наверняка связано с тюркскими или иранскими языками. Чтобы понять её, разберём основу по частям. Первая часть «шах» — это хорошо известный титул верховного правителя, царя или владыки, восходящий к древнеперсидскому. Вторая часть «тимир» — это тюркское слово «темир» (железо), которое в русских фамилиях часто превращалось в «тимир» или «темир». Складываясь, «шах» и «железо» дают прозвище или имя со значением «царь-железо», «железный владыка» или «подобный царю по твёрдости». Это типичная для тюркских народов модель сложения двух значимых понятий, чтобы подчеркнуть силу и несгибаемость человека.

Словообразовательная модель фамилии проста: к основе «Шахтимир» прибавлен русский патронимический суффикс -ов. Это значит, что фамилию получили как «сын Шахтимира». В среде, где фамилии давались по имени отца, носитель такого прозвища или личного имени был, скорее всего, уважаемым человеком — возможно, воином, старейшиной или ремесленником, славившимся крепостью характера. Географически фамилия могла возникнуть в регионах активного тюрко-славянского пограничья: на Северном Кавказе, в Поволжье, в Крыму или среди казачества, где смешивались языки и традиции.

В отличие от более частых фамилий на «-мир» (Владимир, Мирослав), где «мир» — это славянское «миръ» (спокойствие, вселенная), здесь «мир» — искажённое тюркское «темир». Именно это отличие — ключ к правильной этимологии: не стоит искать славянский корень там, где лежит восточное имя. Вероятно, исходное имя Шахтимир (или Шахтемир) бытовало у народов, испытавших влияние персидской культуры и ислама — например, у татар, башкир, кумыков или азербайджанцев, где имена с элементом «шах» (Шахбаз, Шахмардан) встречаются часто. Таким образом, предок современного носителя фамилии мог быть человеком, которого в родной среде прозвали «железным царём» за твёрдость и лидерские качества.