Фамилия Тимирзянова — женская форма фамилии Тимирзянов, и её происхождение напрямую связано с тюркскими языками. Основа здесь — личное имя Тимирзян, которое образовано слиянием двух корней: «тимер» (железо) и «джан» (душа). В переводе с татарского или башкирского такое имя означало «железная душа» или «крепкий духом». Это типичная для тюркской ономастики модель: имя-композит, где первая часть указывает на твёрдость и надёжность, а вторая — на внутренний мир человека.

Суффикс «-ов» в мужской форме Тимирзянов указывает на принадлежность: буквально «сын Тимирзяна» или «из рода Тимирзяна». Такая модель образования фамилий была распространена у татар, башкир и других народов Поволжья и Приуралья в конце XIX — начале XX века, когда у них начали массово фиксировать наследственные родовые имена. Женская форма на «-а» — чисто грамматическая, показывающая, что носительница — женщина.

Географически фамилия Тимирзянова чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Это зона расселения татар и башкир, где имя Тимирзян (в разных диалектных вариантах — Тимерзян, Тимерджан) было довольно популярным. Поскольку имя не было каноническим (не из исламского или христианского именослова), оно отражает народную традицию наречения, где ценятся такие качества, как стойкость и сила духа.

В отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имён или прозвищ, Тимирзянова — яркий пример фамилии, напрямую сохранившей доисламский тюркский пласт имён. Её носительницы могут смело связывать свою родословную с тюркскими народами, где имя предка звучало как пожелание несгибаемого характера. Другие версии происхождения (например, от названия профессии или места) маловероятны — корень «тимер» в тюркских фамилиях почти всегда отсылает к личному имени, а не к ремеслу кузнеца, которое обычно давало фамилии вроде Тимеров или Тимершин.