Фамилия Тахтамысова — женская форма мужской фамилии Тахтамысов, которая в свою очередь образована от тюркского имени Тахтамыс. В основе лежит сложное слово: «тахта» (доска, престол, трон) и «мыс» (в данном контексте — защитник, хранитель, либо «мыс» как часть сложного имени). Таким образом, Тахтамыс — «защитник трона» или «хранитель престола». Имя было распространено у тюркских народов, в первую очередь у татар и башкир, а также в среде кавказских горцев, испытавших тюркское влияние.

Модель образования фамилии — патронимическая. Суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — Тахтамысов, то есть потомок человека по имени Тахтамыс. Это типичная русская модель для фамилий нерусского происхождения: при заимствовании имя адаптировали, добавляя стандартный славянский суффикс. Фамилия Тахтамысова, соответственно, означает «дочь (или жена) Тахтамысова».

Географически фамилия тяготеет к регионам Поволжья и Урала: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область, отчасти Челябинская. Встречается она нечасто, что говорит о сравнительно узком ареале бытования. В дореволюционной России носители фамилии могли быть как крестьянами, так и представителями служилого татарского сословия — мурзами или князьями, хотя документальных подтверждений принадлежности к знати для данной фамилии нет.

Стоит отметить, что имя Тахтамыс имеет прямую историческую параллель с именем хана Тохтамыша (конец XIV века), правителя Золотой Орды. Однако не стоит путать: имя Тохтамыш (с другим корнем — «тохта», что значит «остановись») и Тахтамыс — разные по этимологии. В фамилии Тахтамысова сохранена именно форма с корнем «тахта», что подчёркивает не военный, а скорее церемониальный или государственный оттенок прозвища предка.

Написание фамилии устойчивое, без вариантов вроде Тахтамышева или Тахтамысовой — в русских документах она фиксируется строго через «о» в окончании. Это упрощает генеалогический поиск: если фамилия редкая, можно с высокой вероятностью найти предков в метрических книгах или ревизских сказках по указанным выше регионам.