Фамилия Алымов образована от имени Алым — диалектной формы арабского имени Алим (Галим), которое означает «мудрый, ученый, всезнающий». В мусульманской среде это имя давали с пожеланием, чтобы ребенок вырос образованным и проницательным человеком. Носители фамилии, скорее всего, вели свой род от татар, башкир или других тюркских народов, где имя Алым было распространено.

Менее убедительная версия выводит Алыма из просторечной формы церковного имени Алимпий (греч. «олимпиец»). Эта гипотеза слабее: в русских говорах имя Алимпий обычно сокращалось в Алип, Алимка, но массового перехода в фамилию Алымов не зафиксировано. Основной корень здесь — именно тюркский, а суффикс -ов указывает на принадлежность: «сын Алыма».

По суффиксу фамилия относится к самой распространенной в России модели — патроним на -ов. Такие фамилии в XVI–XVII веках получали как служилые татары, переходившие на русскую службу, так и крестьяне в поволжских и уральских губерниях. Географически Алымовы чаще встречаются в Татарстане, Башкортостане, Оренбуржье — регионах, где веками жили рядом русские и тюркские народы.

Любопытная деталь: в старых документах фамилию могли записывать и как Алимов. Чередование «ы/и» в первом слоге — следствие твердого произношения в тюркских говорах. Со временем написание закрепилось через «ы», и теперь это отдельная фамилия, а не просто вариант Алимова.