Фамилия Тимрязанский — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия и не географическое название, а, скорее всего, тюркское прозвище-прилагательное. Первое, что бросается в глаза — суффикс -анский, типичный для польской или украинской шляхты, а также для фамилий, образованных от названий мест (сел и городов). В русской традиции этот суффикс часто указывает на дворянское происхождение или на то, что предок владел землёй в определённой местности.

Корень «Тимряз» не встречается в славянских языках. Самая вероятная версия — связь с тюркским словом тимер (железо, кузнец) или тимерче (кузнец). В татарском, башкирском, казахском языках «Тимер» — распространённое личное имя. Переход «Тимер» → «Тимря» — фонетически возможен: редукция гласного в безударном положении и замена «е» на «я» (как в «Тимерязев» от «Тимер-яз» — «железный мастер»). Таким образом, Тимрязанский мог означать «выходец из рода/селения, где жил кузнец по имени Тимря» или «потомок человека по прозвищу Тимряза» (от тюркского «железный» или «крепкий как железо»).

Менее правдоподобная, но возможная версия — топонимическая. Если на карте существовало село Тимряза или Тимрязы (например, в бывшей Казанской или Симбирской губернии, где сильно татарское влияние), то фамилия образована по модели «откуда родом»: Тимрязанский — «приехавший из Тимряз». Однако таких топонимов в современных справочниках не зафиксировано, что делает эту гипотезу слабой.

Социальный контекст: суффикс -ский в XIX веке активно присваивался духовенству (семинарские фамилии) и мелкопоместным дворянам, но в случае с тюркской основой это скорее указывает на обрусевший род татарских мурз или служилых татар, которые после крещения получали «благородный» фамильный суффикс. Фамилия Тимрязанский — яркий пример слияния тюркского корня со славянской фамильной моделью, что говорит о давнем и глубоком культурном обмене на территории бывшего Казанского ханства.