Фамилия Тюмисова — редкая и неочевидная по происхождению. В ней сразу заметна нетипичная для русских фамилий основа, оканчивающаяся на -ис. Это заставляет искать корни не в славянских именах, а в тюркских или финно-угорских наречиях, либо в прозвищах, образованных от диалектных слов.

Наиболее вероятная версия связывает фамилию с тюркским личным именем Тюмис (Тюмес). В тюркских языках этот корень может означать «не угасающий», «вечный» или восходить к слову «тюмен» — «низина», «болотистое место». В таком случае прозвище Тюмис давали либо как пожелание долгой жизни ребенку, либо по месту жительства — человеку, жившему в низине, у болота. Суффикс -ов в мужском варианте (Тюмисов) указывает на принадлежность: «сын Тюмиса». Женская форма Тюмисова — это либо жена, либо дочь Тюмиса.

Менее убедительна, но возможна версия от искаженного календарного имени, например, от Фома (в просторечии — Хома, Тома). Однако путь от Хомы до Тюмиса фонетически сложен и требует много допущений. Поэтому тюркская гипотеза выглядит правдоподобнее.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам, где веками жили бок о бок русские, татары, башкиры и чуваши. Там подобные фамилии на -ис встречаются чаще, чем в центральной России. Носители фамилии Тюмисова могли быть выходцами из крестьян или служилых людей, воспринявших фамилию от отца-тюрка или от человека с соответствующим прозвищем.

Особенность фамилии в том, что она сохранила редкую основу, почти не изменившуюся при адаптации в русском языке. В отличие от фамилий, где тюркские корни переделывали на славянский лад (Ахметов → Охметов), здесь исходное имя Тюмис осталось почти нетронутым. Это делает фамилию ценным маркером для историков языка: она фиксирует момент прямого заимствования личного имени без переосмысления.