Фамилия Тимляков — один из тех случаев, когда привычная модель образования сталкивается с неочевидной основой. На первый взгляд, перед нами типичная отчество на -ов: Тимляк + -ов. Но что такое «Тимляк»? Самый прямой путь — уменьшительная форма от крестильного имени Тимофей. В русской народной традиции имя Тимофей дробилось на десятки производных: Тимоха, Тимоша, Тимошка, Тима, Тимка, Тимоня. Форма Тимляк встречается реже, но вполне вписывается в ряд с суффиксом -як (ср. Тимоня → Тимля). Такое окончание характерно для говоров северо-запада и Поволжья, где -як могло придавать имени оттенок фамильярности или указывать на молодость носителя.

Впрочем, есть и другая версия, которую не стоит сбрасывать со счетов. В некоторых диалектах «тимля» или «тимляк» могло быть прозвищем, связанным с особенностью речи — например, с шепелявостью или картавостью (от глагола «тимлять» в значении «говорить невнятно, мямлить»). Словарь Даля фиксирует слово «тимлявый» в значении «шепелявый» для ряда говоров. Если основа уходит в прозвище, то фамилия Тимляков могла закрепиться за человеком с характерной манерой говорить, а не за сыном Тимофея. Обе версии имеют право на существование, но первая — с именем Тимофей — статистически более вероятна, так как подавляющее большинство русских фамилий на -ов образовано от канонических имён.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Тимляков — буквально «сын Тимляка». Фамилия недворянская, типичная для крестьянской и мещанской среды, где отчества в фамильной форме закрепились в XVII–XIX веках. Географически Тимляковы встречаются в основном в центральных регионах России, с заметным скоплением в Кировской области и Пермском крае — то есть на территориях позднего заселения, куда переселенцы принесли свои родовые прозвания. В дореволюционных переписях фамилия не была распространена широко, что говорит о её относительно локальном происхождении.

Словообразовательно фамилия стоит в одном ряду с Тимяковым, Тимаковым, Тимоновым — все они от разных вариантов имени Тимофей. Но Тимляков выделяется редким суффиксом -як, который в русской антропонимии чаще встречается в украинских и белорусских фамилиях (Тимляк, Гриняк, Павляк). Возможно, предок носителя фамилии происходил из западнорусских земель, где такая модель была привычнее, а потом переселился на восток. Точных данных о первом упоминании фамилии нет, но по косвенным признакам её формирование можно отнести к концу XVII — началу XVIII века.