Фамилия Вахтимиров — редкий случай, когда разбор начинается не с корня, а с суффикса. Формант -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: «чей?» — «Вахтимиров». Но основа Вахтимир звучит нерусски. Скорее всего, перед нами адаптированная на русской почве тюркская или иранская основа.

Наиболее вероятная версия: Вахтимир — это русифицированная форма имени Бахтимир. В тюркских языках «бахт» (baxt) означает «счастье, удача, доля», а «мир» (от арабского «амир» — повелитель, или иранского «мир» — эмир) — «господин, владыка». Имя Бахтимир в целом переводится как «счастливый господин» или «владыка удачи». Переход начального «б» в «в» — явление нередкое в русских говорах при заимствовании (ср. татарское Батыр — русское Ватыр в фамилиях Ватырев). Звонкий «б» оглушался или заменялся на близкий по артикуляции «в», особенно в позиции перед гласным.

Менее вероятно, но не исключено, что основа восходит к арабскому «вахт» (время) — тогда имя могло означать «владыка времени», но это более позднее и книжное толкование. Для бытовой ономастики Поволжья и Приуралья, где такие фамилии встречаются чаще, версия с «бахт» (счастье) убедительнее.

Фамилия Вахтимиров — почти наверняка поздняя, крестьянская или мещанская. В среде русского дворянства она не фиксируется, а вот в среде татар-мишарей, чувашей или мордвы, переходивших в православие и получавших русские фамилии по отцу, подобные образования были нормой. Предок носителя фамилии, скорее всего, был крещёным инородцем, которого в метрике записали по имени отца: Вахтимир (Бахтимир). Никакого особого сословного статуса это имя не несло — просто личное имя, данное по местной традиции.

Искать однокоренные фамилии стоит среди Бахтимировых, Бахтемировых, а также Вахитовых (от имени Вахит — араб. «единый»). Вахтимиров — более редкий вариант, сохранивший начальное «в» и полную форму основы. Географически фамилия тяготеет к регионам бывшего Казанского ханства: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область. В центральной России она — редкость.