Фамилия Алымжанов — один из тех случаев, когда русская фамилия прозрачно указывает на тюркские корни. Её основа — мужское имя Алымжан, распространённое у казахов и других тюркских народов. Имя составное: «Алым» восходит к арабскому ‘алим — «учёный, знающий, мудрый», а «жан» — к персидскому «душа». Вместе получается «мудрая душа» или «знающий человек».

Фамилию образовали по стандартной русской патронимической модели: к восточному имени добавили суффикс -ов, который в данном контексте означал «сын Алымжана». Так имя превратилось в родовое прозвание. Встречается и вариант без суффикса — просто Алымжан, но он редок и характерен скорее для народов Средней Азии, где фамилии часто остаются в форме личного имени.

Географически фамилия тяготеет к регионам с сильным казахским и татарским влиянием: Оренбургская, Астраханская области, Башкортостан, а также сам Казахстан. В дореволюционных документах носители чаще всего числились крестьянами или казаками — именно в этих сословиях родовые прозвания по отцу фиксировали особенно охотно.

С лингвистической точки зрения фамилия примечательна тем, что в её основе лежит не бытовое прозвище и не профессия, а характеристика человека. В отличие от фамилий, образованных от внешних признаков или ремесла, Алымжанов сразу отсылает к уважаемому качеству — учёности или духовной глубине. Редкий случай, когда фамилия изначально несла положительную оценку.