Фамилия Тимирбулатов образована от личного имени Тимирбулат, которое носил предок. Это составное тюркское имя, где «тимир» означает «железо», а «булат» — высококачественную сталь, дамасскую сталь. Имя Тимирбулат, таким образом, переводится как «железный булат» или просто «железный». Человек с таким именем словно наделялся качествами металла: твёрдостью, несгибаемостью и надёжностью.

Слово «булат» в тюркские языки пришло из персидского, и в старину оно обозначало не просто металл, а особую узорчатую сталь для клинков, которая ценилась на вес золота. Поэтому имя Тимирбулат звучало как обет или пожелание: чтобы носитель был крепок, как железо, и остр, как булатный клинок.

По модели образования фамилия Тимирбулатов — типичная патронимическая: к основе Тимирбулат добавили русский суффикс -ов, который указывает на принадлежность. Буквально фамилия означает «сын Тимирбулата». Такая схема — соединение тюркского имени с русским фамильным суффиксом — характерна для многих народов Поволжья, Урала и Кавказа, где тюркские и славянские традиции переплетались веками.

Иногда можно встретить утверждение, что Тимирбулатовы — потомки двух родов, Тимировых и Булатовых. Это упрощение. Скорее, речь идёт о том, что в основе фамилии лежат два самостоятельных корня, каждый из которых мог бы стать отдельной фамилией — Тимиров или Булатов. Такие имена-композиты были распространены у тюркских народов: родители соединяли в одном имени два значимых слова, чтобы усилить его смысл и защитить ребёнка.

В написании фамилии есть вариант с буквой «е» — Темирбулатов. Обе формы встречаются в документах, и это не ошибка: в тюркских языках гласные первого слога часто звучат редуцированно, поэтому при записи на русский язык возможны колебания. Но форма с «и» — Тимирбулатов — точнее передаёт исходное звучание.

Носители фамилии встречаются в Дагестане, Татарстане, Башкортостане, а также среди казахов и других тюркоязычных народов. В каждом регионе имя Тимирбулат могло иметь свои оттенки значения, но основа — «железо» и «булат» — оставалась неизменной.