Фамилия Тайтимов — редкая, и её происхождение напрямую связано с тюркскими языками, скорее всего, с казахским или башкирским. Основа фамилии — личное имя Тайтим. В тюркской ономастике такие имена часто складывались из двух частей: «тай» (жеребёнок, а в переносном смысле — молодой, резвый, или же как компонент, означающий «подобный», «как») и «тим» (сокращение от «тимер» — железо, или от глагольной формы со значением «не говори», «не скажи»). Наиболее вероятное толкование: Тайтим — «железный жеребёнок», то есть крепкий, выносливый, словно из железа, молодой человек. Менее популярная версия связывает имя с повелительным наклонением: «не говори (лишнего)», что могло быть прозвищем молчаливого или осторожного человека.

Фамилия образована по русской модели с помощью патронимического суффикса -ов, который присоединялся к тюркским именам при оформлении официальных документов, особенно в XIX–XX веках. Таким образом, Тайтимов — буквально «сын Тайтима». Это указывает на то, что предок носителя фамилии был человеком по имени Тайтим, и фамилия закрепилась за его потомками.

Географически фамилия Тайтимов тяготеет к регионам с компактным проживанием тюркских народов: Оренбургская область, Башкортостан, Татарстан, а также Казахстан. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении от одного родового корня. В русских переписных книгах и ревизских сказках такие фамилии могли фиксироваться с искажениями: Тайтимов, Тайтемов, Тойтимов — из-за особенностей передачи тюркских звуков кириллицей.

Сословно предки Тайтимова, скорее всего, относились к государственным или ясачным крестьянам, либо к казачьему сословию (в Оренбургском казачьем войске было много выходцев из башкир и татар). Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано. Сегодня фамилия сохраняет связь с этнической историей носителя, указывая на тюркские корни и, возможно, на кочевое прошлое, где имя «железный жеребёнок» звучало как пожелание силы и выносливости.