Фамилия Таймолкина принадлежит к числу тех, где основа вызывает вопросы, а суффикс даёт ключ к разгадке. Это женская форма фамилии Таймолкин, образованная по стандартной модели с суффиксом -ин. Суффикс -ин в русских фамилиях обычно указывает на принадлежность: «чей?» — «сын такого-то» или «жена такого-то». В мужском варианте Таймолкин — это «сын Таймолки» или «человек из рода Таймолкиных».

Самая интригующая часть — корень «Таймолк». Скорее всего, это прозвище или некалендарное имя, а не производное от христианского имени. Первая часть — «Тай» — может восходить к тюркскому или монгольскому слову со значением «жеребёнок» (ср. тай, тайлак) или к древнерусскому «тай» (скрытый, тайный). Вторая часть — «молк» — скорее всего, вариант слова «молок» (молоко) или «молкнуть» (затихать, неметь). Таким образом, исходное прозвище Таймолка могло означать «молчаливый, как жеребёнок» или, что более правдоподобно, «тайное молоко» — так могли назвать человека, который, например, тайком доил чужую скотину или занимался скрытым промыслом, связанным с молоком.

Однако есть и другая, более простая версия. В некоторых говорах «тай» — это звукоподражание, обращение к телятам (ср. «тай-тай»), а «молка» — уменьшительное от «молоко». Тогда Таймолка — прозвище скотника, пастуха или человека, который прикармливал телят молоком. Фамилия могла закрепиться за крестьянином, чья работа была связана с домашним скотом.

Географически фамилия редкая. Основной ареал — Поволжье, особенно территории бывшей Казанской и Симбирской губерний, где исторически жили как русские, так и тюркоязычные народы. Наличие тюркского элемента «тай» в фамилии не случайно: в этих местах нередко возникали смешанные прозвища на стыке языков.

В дореволюционных документах фамилия могла писаться иначе: Таймолкин, Таймалкин, Таймолков. Вариант с -а- («Таймалкин») мог возникнуть под влиянием «акающих» говоров. Судя по суффиксу -ин, предки носителей фамилии не принадлежали к дворянству — такие фамилии типичны для крестьян и мещан центральной России.