Фамилия Берлимова — редкий пример, где бросается в глаза не основа, а суффикс. В русских фамилиях чаще встречаются окончания -ов/-ев или -ин, а здесь — -ов, но с женским окончанием -а. Это сразу подсказывает, что перед нами форма женского рода, которая в официальных документах закрепилась за женщиной, а мужской вариант будет Берлимов.

Основа фамилии — Берлим — звучит нехарактерно для исконно русского имени или прозвища. Скорее всего, перед нами адаптация тюркского или арабского имени. Самое вероятное объяснение: Берлим восходит к имени Бирлим или Берлим, которое в тюркских языках означает «единство», «объединение» или «согласие». В татарской и башкирской среде такое имя встречалось, хотя и не было массовым.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с диалектным словом «берло» или «берлога», но для этого пришлось бы допустить, что прозвище Берлим означало «живущий в берлоге» или «медведь». Однако звуковой облик фамилии (с мягким окончанием на -им) больше тяготеет к восточному корню, чем к славянскому. Если бы основа была славянской, мы бы скорее увидели Берлогов или Берлов.

Географически фамилия Берлимовы встречается в Поволжье, особенно в Татарстане, Башкортостане и соседних областях. Это косвенно подтверждает тюркскую версию. Предки носителей фамилии, вероятно, были крещёными татарами или башкирами, либо русскими, жившими в тесном контакте с тюркским населением и перенявшими имя в качестве прозвища.

В дореволюционных метрических книгах фамилия могла записываться по-разному: Берлимов, Берлимова, а иногда и Берлемов — из-за нечёткого произношения безударных гласных. Современная форма — Берлимова — закрепилась в XX веке при паспортизации.