Фамилия Тимирчинская — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает прозвищное происхождение. Её основа — топоним, название населённого пункта, скорее всего, Тимирчино или Тимирчин. В русской ономастике фамилии на -ский/-цкий традиционно указывали на владельческую принадлежность или место рождения: их получали дворяне по названию своего поместья, а позже — выходцы из сёл и городов, переселившиеся в другую местность. Форма «Тимирчинская» — женский вариант, но в основе лежит мужская форма Тимирчинский.

Корень «Тимирч» тюркского происхождения, от слова «тимер» (железо) с аффиксом профессии -чи. В татарском, башкирском и других тюркских языках «тимерче» — кузнец. То есть географическое название Тимирчино могло означать «кузнецово», «поселение кузнецов» или быть производным от личного имени Тимерче (Кузнец). Таким образом, носитель фамилии Тимирчинский — потомок человека, который либо владел землёй в таком селе, либо переехал оттуда, получив прозвание по месту прежнего жительства.

Версия происхождения напрямую от прозвища «Тимирча» (кузнец) с добавлением суффикса -ин- и топонимического -ский маловероятна: обычно -ский крепится сразу к основе, а не через притяжательный суффикс. Именно цепочка «название села → фамилия» объясняет редкую конструкцию. В документах XVIII–XIX веков подобные фамилии встречались у однодворцев и мелкопоместных дворян южных и восточных губерний России, но конкретных сведений о сословной принадлежности Тимирчинских нет.

Фамилия очень редкая. Её ареал, вероятно, связан с регионами Поволжья или Урала, где исторически жило тюркоязычное население и откуда шла миграция в центральные губернии. Написание с двумя «н» («Тимирчинская», а не «Тимирчинская» через одно «н») — вариант грамматической нормы, закрепившийся в паспортных записях. Встречается также написание «Темирчинская» (через «е»), что отражает диалектное произношение тюркского корня.