Фамилия Тимяшов образована от имени или прозвища Тимяш. В её основе лежит татарское или башкирское мужское имя Тимяш, которое восходит к тюркскому корню «тимер» — «железо». В ряде тюркских языков это имя давали мальчикам с пожеланием крепости и твёрдости, как у металла. Русский суффикс -ов указывает на принадлежность: Тимяшов буквально означает «сын Тимяша» или «потомок Тимяша».

Словообразовательная модель здесь простая, но не самая частая. В русских фамилиях от тюркских имён на -аш (Тимяш, Биктяш, Айтяш) суффикс -ов присоединяется напрямую, без промежуточных уменьшительных форм. Это говорит о том, что прозвище или имя Тимяш бытовало в русской среде как готовое, а не переделывалось на русский лад. Такие фамилии чаще встречаются в Поволжье, на Урале и в Приуралье — в зоне активного русско-татарского и русско-башкирского контакта.

Вероятно, предок носителя фамилии был либо крещёным татарином или башкиром, либо русским, получившим тюркское прозвище за службу или соседство с инородцами. В документах XVII–XVIII веков имя Тимяш фиксируется среди служилых людей и крестьян Казанского, Уфимского и Оренбургского уездов. Например, в переписных книгах встречаются Тимяшко Иванов, Тимяш Байбулатов — люди незнатные, но с чёткой привязкой к местности.

Спорных версий у фамилии практически нет. Соблазнительно связать её с русским диалектным «тимить» (понимать, соображать), но это натяжка: суффикс -яш в русских прозвищах почти не встречается, а в тюркских — обычен. Поэтому основная и единственно убедительная гипотеза — тюркское происхождение от имени со значением «железный».