Фамилия Темирезов — один из тех случаев, когда очевидная тюркская основа на поверку оказывается не такой простой. Первое, что приходит в голову: разобрать её на «Темир» (железо) и «-ез» (след, дорога, граница). Получается «железная дорога» или «железный след». Но это скорее народная этимология. В тюркских языках «Темир» — действительно «железо», распространённый компонент имён (Темирлан, Темирбулат), а вот вторая часть, «-ез», в русских фамилиях почти не встречается в такой роли. Намного вероятнее, что в основе лежит имя Темирза или Темирзей — арабско-тюркское сложение, где «за» или «зей» означает «сияние», «красота», «украшение». Тогда Темирез — это «железное сияние», метафора несокрушимой красоты или воинской доблести.

Модель образования — типичная русская патронимическая: суффикс «-ов» присоединён к основе Темирез. Такую фамилию мог получить сын человека по имени или прозвищу Темирез. Суффикс указывает, что фамилия оформилась в русской среде, скорее всего, в XVI–XVII веках, когда тюркские имена активно входили в обиход служилых людей и крестьян южных и восточных окраин.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где было сильное татарское, башкирское или казахское влияние — Поволжье, Урал, Оренбуржье. Встречается и у русских, и у татар, и у башкир, что говорит о давнем межэтническом контакте. В дореволюционных переписях носители Темирезовы могли быть как казаками, так и крестьянами — фамилия не даёт сословной привязки.

Стоит упомянуть редкий вариант написания — Темирёзов, с «ё» под ударением. В этом случае основа читается как Темирёз, что может быть местным диалектным произношением или самостоятельным прозвищем. Однако в большинстве документов фиксируется именно «Темирезов», с ударением на последний слог.

Фамилия нечастотная, но не уникальная: в современных базах данных встречается несколько сотен носителей, преимущественно в Башкортостане и Челябинской области. Других однокоренных фамилий, вроде Темирзянов или Темирзиных, почти нет, что делает Темирезовых заметными на фоне более массовых «железных» фамилий.