Фамилия Тимерянова образована от мужского имени Тимерян — а это, в свою очередь, диалектная форма татаро-башкирского имени Тимер, что означает «железо». В тюркской ономастике такие имена давали с пожеланием мальчику крепости, твёрдости, несгибаемости, как у металла. Суффикс -ян в данном случае — не русский, а тюркский аффикс, который в башкирском и татарском языках образует ласкательные или уменьшительные формы имени (Тимер → Тимерян). Фамилия закрепилась в русской форме через притяжательный суффикс -ов(-а): Тимерянов — «сын Тимеряна».

Искать корни стоит прежде всего в Башкортостане и Татарстане, а также в соседних областях с компактным проживанием тюркского населения — Оренбургской, Челябинской, Самарской. Тимеряновы — это, скорее всего, потомки башкир или татар, перешедших в XIX — начале XX века к оседлости и получивших фамилию по отцу при записи в метрические книги или при переписях. Исходное прозвище Тимер могло относиться не только к личному имени, но и к роду занятий: кузнецу, оружейнику, человеку, работавшему с железом. Однако в фамилии Тимерянова прямое указание на профессию не обязательно — имя Тимер было распространено само по себе, как имя-оберег.

Важная деталь: в русском написании фамилия сохранила тюркскую основу почти без искажений, что говорит о сравнительно поздней фиксации (не ранее середины XIX века). Если бы фамилия была записана раньше, её могли бы «обрусить» — например, превратить в Тимеров или Тимерянов с другим ударением. Вариант Тимерянова — женская форма, но в мужском роде она звучит как Тимерянов. Встречаются и написания через «е» — Темирянова, что отражает местное произношение, где «и» и «е» в безударном положении могли смешиваться.

Среди однокоренных фамилий — Тимеров, Тимербаев, Тимергалиев. Все они восходят к тому же корню «тимер», но с разными аффиксами. Фамилия Тимерянова стоит особняком: она образована не от полного имени, а от его ласкательной формы, что делает её более «домашней» по происхождению. Сословно её носители, скорее всего, относились к государственным или ясачным крестьянам, реже — к служилым татарам, но не к дворянству.