Фамилия Темирезова — женская форма фамилии Темирезов, и её разумнее всего разбирать через мужской вариант. Основа здесь — составное имя или прозвище Темирез. Первая часть, «темир», с тюркских языков переводится как «железо». Вторая часть, «рез» или «рёз», в тюркской ономастике обычно означает «парень», «юноша», «сын» (сравните с казахским «жігіт» или древним «йигит»). Таким образом, Темирез — это «железный парень» или «крепкий юноша». Прозвище могли дать сильному, стойкому человеку, либо оно восходило к мужскому личному имени, популярному у тюркских народов.

Словообразовательная модель простая: к основе на твёрдый согласный добавляется русский патронимический суффикс -ов, образующий фамилию в значении «сын Темиреза». Суффикс -а в женской форме — стандартное окончание для фамилий этого типа. Фамилия Темирезова однозначно указывает на тюркское происхождение предка, скорее всего, из народов Северного Кавказа (осетины, балкарцы, карачаевцы) или Средней Азии (казахи, киргизы).

Есть и вторая, менее вероятная версия: основа могла быть связана с арабским именем Тимур (в значении «железо»), а вторая часть — с тюркским «эз» или «аз», что значит «мало», «немного». Тогда Темирез могло означать «маленький Тимур» — уменьшительно-ласкательное имя. Но первая трактовка исторически правдоподобнее: в кочевых культурах прозвища, подчёркивающие физическую силу, были распространены и часто становились фамилиями.

Географически фамилия Темирезова встречается преимущественно в регионах России с тюркским населением — в Кабардино-Балкарии, Карачаево-Черкесии, Ставропольском крае, а также среди казахов. Социально предки носителя фамилии могли быть кочевниками-скотоводами, воинами или ремесленниками — людьми, для которых крепость и выносливость были профессиональным качеством. В архивных записях фамилия фиксируется с конца XIX — начала XX века, когда у тюркских народов начался массовый переход от родовых имён к фамилиям по русской модели.