Фамилия Тименова — женская форма, а её мужской вариант — Тименов. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Тимен, которое, скорее всего, образовано от слова «тименье» — так в северных русских говорах называли болото, топь, мочажину. Человек мог получить прозвище Тимен, если жил у болота или на болотистой почве, либо сам был вязким, медлительным, «топким» по характеру. В ономастике это типичная модель: от географического объекта или особенности местности через прозвище к фамилии.

Менее вероятная, но допустимая версия — связь с тюркским именем Тимен (от «тимен» — верблюд), которое могло попасть в русскую среду через татарские или башкирские корни. Однако для фамилии Тименова, распространённой в основном в северных и центральных областях России, первая версия выглядит убедительнее.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: «чей?» — Тименов, то есть сын или потомок Тимена. Фамилия недворянская, скорее всего, крестьянская или мещанская, и фиксируется в переписях XIX века в Вологодской, Костромской и Архангельской губерниях — как раз там, где слово «тименье» было в ходу.

В отличие от фамилий, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), Тименова хранит след не церковного, а бытового прозвища. Это значит, что предок носителя фамилии был, вероятно, обычным человеком, которого в деревне знали по характерному месту жительства или повадке. Сегодня фамилия редкая, но не исчезнувшая — встречается в основном на Русском Севере и в среде потомков переселенцев оттуда.