Фамилия Тюмиров — одна из тех, где на первый взгляд ясный корень при детальном разборе даёт сразу несколько равновероятных путей происхождения. Словообразовательная модель проста: к основе «Тюмир» добавили типичный русский патронимический суффикс -ов, означающий «сын» или «потомок». Вопрос в том, что скрывается в самой основе.

Первая и самая вероятная версия ведёт к личному имени Тюмир. В русской ономастике известны краткие формы от крестильных имён, образованные по тюркской или финно-угорской модели. Имя Тюмир могло быть вариантом Дмитрия (через народное Дюмир, Дюма) — в говорах «тю» и «дю» нередко путались. Вторая гипотеза — тюркское происхождение. У башкир и татар встречается имя Түмер (Тюмер), означающее «железо» или «крепкий, как железо». В этом случае Тюмиров — русифицированная форма тюркской фамилии, где суффикс -ов заменил исконный патроним.

Третья, более редкая версия — от прозвища Тюмир, связанного с диалектным словом «тюм» — туман, мгла, или с глаголом «тюмить» (понимать, смекать в некоторых северных говорах). Тогда Тюмиром могли прозвать человека задумчивого, неспешного или, наоборот, хитрого.

Географически фамилия встречается преимущественно в Поволжье и на Урале — в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области. Это указывает на зону активных русско-тюркских контактов. Сословно Тюмировы могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми — в XVI–XVII веках многие тюркские роды принимали православие и записывались в казаки или дворяне с русифицированными фамилиями.

Однокоренные фамилии — Тюмин, Тюменев, Тюмеров — подтверждают, что основа «тюм(ир)» была продуктивной. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные образования от тюркских личных имён описаны как типичные для окраинных земель Московского государства. Точной даты появления фамилии Тюмиров в документах нет, но по модели она могла сложиться не позднее XVII века.