Фамилия Тимонкина — женская форма, а её исходный мужской вариант Тимонкин. Эта фамилия образована по модели, характерной для русского Северо-Запада и некоторых областей Поволжья: от имени или прозвища на -ка с помощью суффикса -ин. В основе лежит имя Тимонка — уменьшительная форма от канонического имени Тимофей (греч. «почитающий Бога»). Формы на -онка (-онька) вроде Тимонка, Миронка, Семёнка в XVI–XVII веках были обычны в крестьянской и посадской среде: они звучали ласково, но не фамильярно, в отличие от более поздних и простых форм на -ша.

Особенность фамилии Тимонкина — суффикс -ин, а не -ов. В русской ономастике фамилии на -ин чаще всего образовывались от слов и имён, оканчивающихся на -а/-я. Поскольку Тимонка заканчивалось на -а, фамилия закономерно получила суффикс -ин, а не -ов. Это сразу указывает на северное или восточное происхождение рода: в центральных и южных регионах России такое имя дало бы фамилию Тимонков. Встречается и вариант Тимонькин — от формы Тимонька, но он значительно реже.

Прозвище или домашнее имя Тимонка могло принадлежать человеку, которого в семье или на деревне звали ласково, но без излишней книжности. В документах XVII века, например, в переписных книгах Вологды и Устюга, нередко встречаются крестьяне и посадские люди с такими «домашними» именами: Тимошка, Тимонка, Тимоня. Фамилия Тимонкина, скорее всего, закрепилась за потомками такого человека — незнатного, но со своим местом в общине.

Географически фамилия тяготеет к северным и северо-восточным областям: Вологодская, Архангельская, Кировская, Пермский край. В этих регионах фамилии на -ин от уменьшительных имён на -ка — обычное дело. В центральной России Тимонкины встречаются реже, что косвенно подтверждает версию о северном корне рода. Социальный состав носителей в XIX веке — в основном государственные крестьяне и мещане, дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Таким образом, фамилия Тимонкина — это отчество в чистом виде: «чей?» — Тимонкин, то есть сын (или дочь) Тимофея, которого в быту звали Тимонкой. Никакой тайны или редкого корня здесь нет — перед нами прозрачная и типичная для русского Севера фамилия, сохранившая память о народной форме церковного имени.