Фамилия Тимурханова образована по самой распространённой в русском языке модели — с помощью суффикса -ов, который присоединяется к основе мужской фамилии Тимурхан. В основе лежит составное тюркское имя Тимурхан, которое складывается из двух корней: «Тимур» (железо) и «хан» (правитель, владыка). Таким образом, имя в целом означает «железный правитель» или «несокрушимый хан». В тюркской ономастике подобные двухосновные имена (Тимурхан, Амирхан, Булатхан) были престижными и указывали на знатное происхождение или на пожелание силы и власти.

Фамилия Тимурханова — женская форма; мужская — Тимурханов. Она относится к числу относительно редких, но не уникальных. Словообразовательная цепочка здесь прозрачна: от личного имени Тимурхан через отчество (Тимурханов сын) к фамилии. Интересно, что суффикс -ов в данном случае указывает на то, что фамилия закрепилась в русской среде или в среде, где фамилии оформлялись по русскому образцу, — это характерно для татарских, башкирских, кавказских и некоторых среднеазиатских родов, перешедших на русскую фамильную модель.

С точки зрения географии, фамилия Тимурханова встречается преимущественно в регионах с тюркским и мусульманским населением: в Татарстане, Башкортостане, Дагестане, а также среди татарской и башкирской диаспоры. Встречается она и у казахов, но там чаще сохраняется форма без суффикса — Тимурхан (как фамилия) или Тимурханұлы. Русское окончание -ов в данном случае — маркер того, что фамилия прошла через канцелярию Российской империи или советский паспортный стол, где всех «инородцев» записывали по единому шаблону.

Поскольку имя Тимурхан — составное и довольно громкое, его носители в прошлом могли быть из семей, связанных с военной или административной элитой, но это лишь предположение: имя могло даваться и просто как пожелание силы, без реального социального статуса. Точных данных о сословной принадлежности носителей фамилии нет — она могла принадлежать как крестьянам, так и купцам или духовенству.

Стоит отметить, что в русских документах фамилию иногда путают с похожими — Темирханов, Тимуров, Хантемиров. Однако Тимурханова стоит особняком: двойной корень «железо + правитель» делает её семантически более «сильной», чем, скажем, просто Тимуров. В ономастическом контексте это пример того, как личное имя, состоящее из двух престижных компонентов, со временем превратилось в фамилию, сохранившую память о тюркском именослове.