Фамилия Тахтамбетова — женская форма мужской фамилии Тахтамбетов, которая имеет тюркское происхождение. В её основе лежит составное имя Тахтамбет (или Тахтамет), где первая часть «тахта» восходит к тюркскому слову со значением «доска» или «трон», а вторая — «бет» (или «мет») означает «лицо» или «лик». В ономастике (науке о собственных именах) такие имена часто трактуются как пожелание ребёнку твёрдости и устойчивости в жизни, сравнимой с прочностью доски или достоинством трона. Однако у этой версии есть и альтернативное объяснение: компонент «тахта» мог быть вариантом арабского «тахт» — «трон», «престол», что придаёт имени более возвышенное звучание.

Словообразовательная модель фамилии — классическая для тюркских народов, вошедших в состав Российской империи. Суффикс «-ов» (в женском варианте «-ова») указывает на принадлежность к роду или потомку человека по имени Тахтамбет. Такие фамилии массово закреплялись в XIX — начале XX века при переписях и паспортизации, особенно в казахской, татарской и башкирской среде. Географически фамилия Тахтамбетова чаще всего встречается в Казахстане, а также в Оренбургской, Астраханской и Челябинской областях России — регионах с исторически сильным тюркским населением.

Стоит отметить, что в отличие от многих фамилий на «-ов», образованных от профессий или прозвищ, Тахтамбетова напрямую связана с личным именем. Это говорит о том, что предок носительницы фамилии, вероятно, был уважаемым человеком в своей общине, раз его имя легло в основу родового прозвания. В дореволюционной России такие фамилии в основном принадлежали крестьянам и казахам-скотоводам, реже — мелким торговцам или духовным лицам. Никаких сведений о дворянском происхождении Тахтамбетовых не сохранилось, что типично для подавляющего большинства тюркских фамилий.

В написании фамилии встречаются варианты: Тахтаметова, Тахтамбетова (с буквой «а» во втором слоге) и даже Тахтамбетова с ударением на последний слог, хотя правильное произношение в русском языке — Тахтамбетова (ударение на «е»). Редкость фамилии делает её уникальной: по данным открытых источников, в России насчитывается не более нескольких сотен носителей этой фамилии, в основном сосредоточенных в южноуральских и прикаспийских регионах.