Фамилия Тайматова — женская форма от Тайматов, а та, в свою очередь, образована от мужского имени или прозвища Таймат. Основа здесь — тюркское слово «тайма», которое в разных языках означает «верблюжонок» или «жеребёнок» (от «тай» — молодое животное). В татарском и башкирском языках «тай» — это годовалый жеребёнок, а «тайма» могло быть ласкательным прозвищем для младшего ребёнка или человека с лёгким, подвижным нравом.

Словообразовательная модель проста: к основе Таймат- добавлен русский патронимический суффикс -ов (в женском роде -ова), что указывает на принадлежность к роду Таймата. Такие фамилии обычно складывались в XVI–XIX веках у народов Поволжья и Приуралья, особенно среди татар и башкир, при переходе к русской системе фамилий. Встречается фамилия и в осетинской среде, где «Таймаз» — распространённое мужское имя, а «Таймат» могло быть его диалектным вариантом.

География бытования фамилии Тайматова — преимущественно Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Челябинская области. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках носители фамилии чаще всего записаны как государственные крестьяне или тептяри (сословие, близкое к башкирам и татарам). Встречается вариант написания с одной «т» — Таиматова, что связано с особенностями произношения в некоторых говорах.

Споров о происхождении корня почти нет: все исследователи сходятся на тюркской основе. Единственная альтернативная версия — связь с арабским именем Таим (слуга, раб Божий), но она менее убедительна, так как суффикс -мат в тюркских именах типичен для уменьшительных форм. Таким образом, предки Тайматовых, скорее всего, были людьми из тюркоязычной среды, получившими фамилию по домашнему прозвищу, которое дали самому младшему или подвижному члену семьи.