Фамилия Тимерзанцев — одна из тех русских фамилий, которые выдают тюркские корни предка. Её основа — составное мужское имя Тимерзан, где первая часть «тимер» означает «железо» (в переносном смысле — крепкий, несгибаемый), а вторая — «зан» — восходит к персидскому «джан» (душа, жизнь). В целом имя Тимерзан можно перевести как «железная душа» или «крепкий духом». Имя было распространено у татар и башкир, а также встречалось у других тюркских народов Поволжья и Урала.

Русский суффикс -ев указывает на форму притяжательного прилагательного: Тимерзанцев буквально означает «чей? — Тимерзана», то есть сын, потомок человека по имени Тимерзан. Модель образования стандартна для русифицированных тюркских фамилий: к основе имени добавлялся фамильный суффикс, и фамилия закреплялась за родом. Интересно, что в данном случае сохранилось полное имя без усечения: в отличие от Тимеровых или Тимершиных, где основа сокращена, Тимерзанцев передаёт имя целиком, что указывает на относительно позднюю фиксацию фамилии или на то, что имя Тимерзан было хорошо известно в конкретной местности.

Географически фамилия тяготеет к регионам с компактным проживанием татар и башкир: Оренбургская, Челябинская области, Башкортостан, Татарстан. Встречается она нечасто, что говорит о её локальном происхождении — скорее всего, от одного родоначальника, который носил это имя и дал начало небольшому роду. Сословно носители фамилии относились к государственным крестьянам или казакам, так как в этих краях татары и башкиры часто несли казачью службу или занимались земледелием.

Есть и альтернативное прочтение: в некоторых говорах «зан» могло быть вариантом «зан» от арабского «занн» (мысль, мнение), но такая версия менее вероятна, так как в русской записи фамилий обычно отражалось бытовое произношение, а не литературное арабское. Таким образом, Тимерзанцев — это фамилия-памятник о предке с характерным для тюркского мира именем, подчёркивающим его внутреннюю силу.