Фамилия Таймулин — одна из тех, что указывают на тюркские корни носителя. Её основа, имя или прозвище Таймула, состоит из двух частей: «тай» (жеребёнок) и «мулла» (мусульманский священнослужитель, учёный). В буквальном прочтении это «жеребёнок муллы» — звучит странно, но на деле так могли прозвать ребёнка, который родился в семье муллы или был отдан ему на воспитание. Иногда подобные составные имена давали как оберег: чтобы злые силы не позарились на ребёнка, его называли чем-то приземлённым.

Модель образования типична для русских фамилий тюркского происхождения: суффикс -ин присоединился к основе Таймула. Такие фамилии, как правило, означали «сын такого-то» или «принадлежащий такому-то». Таймулин — буквально «сын Таймулы». Суффикс -ин, а не -ов, указывает на то, что основа оканчивалась на гласный или мягкий согласный, что и произошло.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Уралу — регионам, где веками жили бок о бок русские и тюркские народы (татары, башкиры). Встречается она и у башкир, и у татар, и у русских, чьи предки когда-то переняли тюркское имя. Сословной привязки нет: Таймулины могли быть и крестьянами, и служилыми людьми, и купцами — имя не давало социальной отметки.

Встречается вариант написания Таймуллин — с удвоенной «л», что характерно для тюркских языков, где «мулла» произносится с долгим согласным. Этот вариант чаще фиксируется у татар, тогда как Таймулин — более русифицированная форма, где звук редуцировался. Оба варианта однокоренные, но Таймулин — самый распространённый в русскоязычной среде.