Фамилия Тхамитлоков — редкий случай, когда происхождение можно установить почти с полной уверенностью, не заглядывая в общие словари русских фамилий. Она явно кавказская, адыгская (черкесская) по корням, и в русском языке закрепилась через стандартную модель русификации.

Основа фамилии — адыгское (кабардино-черкесское) личное имя или прозвище Тхамитлок (Тхьэмытлокъуэ). Разбирается оно на две части: «тха» (тхьэ) — бог, и «митлок» (мытлокъуэ) — редкость, чудо, диковина. Буквально имя можно перевести как «божья диковина» или «редкость от бога». Скорее всего, так называли долгожданного, единственного или необычного ребёнка — того, кого вымолили у высших сил, или кто родился с какой-то приметной особенностью. В традиционной адыгской антропонимике подобные сложносоставные имена с компонентом «тха» — защита и благословение, они должны были уберечь носителя от злых духов.

Русский суффикс «-ов» в фамилии Тхамитлоков — чисто грамматический. В XIX — начале XX века, при включении горских народов в состав Российской империи, адыгские фамилии (унэшхуэ, «большие дома») массово переоформляли в патронимы на «-ов» и «-ев» для документов, метрических книг и воинского учёта. Так Тхамитлок стал Тхамитлоковым — буквально «сын (или потомок) Тхамитлока».

Географически фамилия привязана к Кабардино-Балкарии и Карачаево-Черкесии, особенно к ареалу расселения кабардинцев. Встречается она нечасто, что логично: имя-основа не было массовым, а фамилия осталась в рамках одного-двух родовых ответвлений. Внутри адыгского общества носители, скорее всего, относились к узденям (сословию свободных воинов-землевладельцев) или княжеским вассалам — в горах фамилии с божественным компонентом чаще встречались у знати, хотя строгого правила тут нет.

Искать прямые параллели в русских или тюркских фамилиях бессмысленно: корень «тха» — чисто адыгский, и фамилия не смешивалась с другими ономастическими традициями. Единственное, что стоит учесть: при записи могли возникать варианты Тхамитлоков и Тхамитлок (без суффикса, как сохранившаяся адыгская форма), но в русском паспортном стандарте закрепился именно вариант с окончанием «-ов».