Фамилия Тимирясова — женская форма, а мужская (Тимирясов) образована от тюркского имени Тимиряс. Основа имени — «тимер» (железо) и «яс» (ровесник, друг) или «йас» (молодой). Таким образом, Тимиряс буквально означает «железный ровесник» или «крепкий, как железо, юноша». Имя было популярно у татар и башкир, а также встречалось у других тюркских народов Поволжья и Приуралья.

Фамилия Тимирясов (и Тимирясова) — типичная русская патронимическая модель на -ов, то есть «сын Тимиряса». Она закрепилась в XVI–XVII веках, когда татаро-башкирская знать и служилые люди принимали православие и получали фамилии по отцу. В отличие от более известной дворянской фамилии Тимирязев (от имени Тимирязь, где «зя» — «друг», «спутник»), Тимирясов имеет более прямую и прозрачную тюркскую этимологию, без переосмысления в русской среде.

Географически фамилия Тимирясова чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, Самарской и Оренбургской областях, а также среди касимовских татар. В метрических книгах XIX века носители фамилии записаны как крестьяне и мещане, реже — как купцы. Сословной элиты среди Тимирясовых почти нет: это фамилия простых людей, чьи предки носили имя, подчёркивающее физическую силу и молодость.

В написании фамилии возможны варианты: Тимирязов (с заменой «с» на «з» под влиянием русских фамилий на -ов) или Темирясов (с «е» в первом слоге из-за аканья). Однако именно форма Тимирясова — самая частая в документах XIX–XX веков, она сохраняет исходное имя без искажений.