Фамилия Тахтаманова — женская форма фамилии Тахтаманов, и ее происхождение напрямую связано с мужским прозвищем или именем Тахтаман. Основа здесь — тюркское слово «тахта», которое в разных языках означает «доска», «престол», «трон» или «кровать». В сочетании с аффиксом «-ман» (распространенным в тюркских языках суффиксом, образующим имена деятеля или обладателя признака) слово «тахтаман» можно перевести как «сидящий на троне», «владыка» или, в более бытовом смысле, «тот, кто делает доски» — плотник. Однако в ономастике чаще встречается первое, статусное значение: такое прозвище могли дать человеку властному, важному или занимавшему высокое положение.

Фамилия образована по стандартной русской модели с помощью суффикса притяжательности «-ов», который после основ на твердый согласный превращается в «-ов» (Тахтаман → Тахтаманов). Женская форма Тахтаманова появилась как естественное грамматическое производное. Встречается фамилия преимущественно в регионах с сильным тюркским влиянием: в Татарстане, Башкирии, а также среди казанских и сибирских татар. В метрических книгах XIX века Тахтамановы фиксируются в Казанской и Уфимской губерниях — как крестьяне и мещане.

С точки зрения словообразования, фамилия любопытна тем, что сохранила малопродуктивный для русского языка аффикс «-ман», который в тюркских языках встречается чаще, например, в именах Караман (черный, сильный), Алман (храбрец) или в слове «батырман» (силач). В русских фамилиях этот элемент редок и почти всегда указывает на восточное, обычно татарское или башкирское происхождение. Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Тахтаманов стоит в одном ряду с Тахтаровым (от «тахтар» — доска) или Тахтаевым (от имени Тахтай), но отличается именно активным суффиксом деятеля.

Другой, менее правдоподобной версией считается связь с арабским словом «тахт» (власть, трон) через персидское посредство. В этом случае Тахтаман могло быть почетным прозвищем, данным мулле или уважаемому старейшине. Однако в бытовой среде XVI–XVII веков прозвища, образованные от названий предметов обихода, давались чаще, чем титульные, поэтому версия с «плотником» или «мастером по дереву» выглядит более реалистичной, хотя и менее торжественной.