Фамилия Тимиргалеева — одна из тех, что с первого взгляда выдают тюркское происхождение. Её основа — составное мужское имя Тимиргали (или Темиргали), которое в свою очередь сложено из двух корней: «тимер» (железо) и «гали» (араб. ‘али — высокий, возвышенный, могучий). В тюркской ономастике «тимер» — распространённый компонент имён-оберегов: железо считалось символом крепости, несгибаемости, а иногда и защиты от злых сил. Вторая часть отсылает к одному из имён Аллаха (аль-‘Али — Всевышний), так что имя Тимиргали можно истолковать как «железная мощь» или «крепкий, как железо, и возвышенный».

Фамилия образована по русской патронимической модели: к основе Тимиргали- добавлен суффикс -ев (после мягкого согласного «л» в исходном имени). Окончание -а — женский вариант фамилии, то есть Тимиргалеева — это «дочь/жена Тимиргалеева». Мужская форма — Тимиргалеев. Такая модель характерна для фамилий, возникших в среде крещёных татар, башкир и других тюркских народов Поволжья и Приуралья в XIX веке, когда при переходе в православие или при записи в метрики к мусульманским именам добавляли русские фамильные суффиксы.

Географически фамилия чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Встречаются варианты написания — Темиргалеев, Тимиргалеев, но форма с «и» в первом слоге и двойным «е» в суффиксе (Тимиргалеева) фиксируется в документах устойчиво.

В отличие от многих фамилий с корнем «Тимир-» (Тимиров, Тимирязев), здесь интересна именно спайка с арабским компонентом «гали» — это указывает на то, что предок носителя фамилии, скорее всего, был мусульманином, получившим имя с религиозным значением, но впоследствии фамилия закрепилась уже в русскоязычной среде. Никаких сведений о дворянском происхождении или принадлежности к определённому сословию по этой фамилии нет — она типична для крестьянского и мещанского населения Урало-Поволжья.