Фамилия Тималев — редкий случай, когда основа не бросается в глаза, а суффикс сразу указывает на географию. Тималев образована с помощью суффикса -ев, который в русских фамилиях присоединяли к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или (в старой орфографии) на -й. Но главное — не суффикс, а корень. В фамилии Тималев явно слышится имя Тима, сокращение от Тимофей. Однако есть нюанс: полное имя Тимофей дало бы фамилию Тимофеев, а не Тималев. Значит, перед нами не прямая патронимическая форма от канонического имени, а производная от его уменьшительно-обиходной версии — Тимала.

В русской народной традиции имя Тимофей сокращали по-разному: Тима, Тимоха, Тимоша. Форма Тимала — более редкая, но вполне реальная для северных и центральных говоров, где любили ласкательные суффиксы -ал-, -ул- (ср. Иванушка — Иванка, но и Тима — Тимала). Таким образом, Тималев означает «сын Тималы», то есть потомок человека, которого в быту звали не просто Тимой, а именно Тималой. Это сразу отсекает фамилию от массовых Тимофеевых и роднит её с такими же редкими вариантами, как Тимаков, Тимашов.

География фамилии Тималев, по доступным данным, тяготеет к северо-западу России — встречается в Вологодской, Архангельской областях, а также в Карелии. Это косвенно подтверждает версию о северорусском происхождении: именно в этих краях в XVII–XVIII веках активно бытовали фамилии на -ев от обиходных имён, а не от полных церковных. В южных и центральных регионах предпочли бы форму Тимофеев.

Сословная принадлежность Тималевых, скорее всего, крестьянская или мещанская. Фамилия не звучит «дворянской» — в ней нет книжного налёта, она целиком из живой речи. Её носители в XIX веке, вероятно, были государственными или помещичьими крестьянами, реже — ремесленниками. Никаких громких исторических личностей с такой фамилией не зафиксировано, что только подтверждает её народный, неаристократический корень.

Есть и альтернативная, но маловероятная версия: связь с тюркским словом «тимал» (опора, подпорка) или с кавказским именем Тимал. Однако против этого говорит типично русский суффикс -ев и отсутствие фамилии в южных регионах, где такие заимствования встречаются чаще. Поэтому основной и самой правдоподобной остаётся версия от имени Тимофей через форму Тимала.