Фамилия Бимаев образована по стандартной русской модели с суффиксом -ев, который присоединяли к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или гласный. В данном случае в основе лежит имя или прозвище Бимай. Это имя, скорее всего, тюркского происхождения, распространенное у татар, башкир, казахов и других народов, исповедующих ислам. Корень «би» в тюркских языках означает «князь, господин, богатый человек», а «май» — месяц май или слово со значением «масло, жир» (в переносном смысле — достаток). Таким образом, Бимай могло означать «богатый, как май» или «князь, имеющий достаток». В любом случае, имя несло пожелание благополучия.

В русскую культуру фамилия попала через процесс русификации нерусских фамилий в XIX–XX веках. Если предки Бимаевых были крещеными татарами или башкирами, фамилию могли дать по отцу при записи в метрические книги. Интересно, что суффикс -ев указывает на то, что исходная форма имени (Бимай) в русском склонении теряла конечный -й, как в случае с фамилиями Андреев (от Андрей) или Тимофеев (от Тимофей). Это отличает Бимаева от фамилий на -ин, которые образуются от основ на -а/-я.

Географически фамилия Бимаев наиболее характерна для регионов Поволжья и Урала, особенно для Татарстана, Башкортостана, а также Оренбургской и Челябинской областей. Встречается она и у северокавказских народов, например, у кумыков или ногайцев, где имя Бимай тоже имеет хождение. В отличие от более частых фамилий на -ов (Бимаков, Бимов), вариант Бимаев фиксируется в переписях реже, что делает его более локальным и сохранившим исходную огласовку имени-основы.

Сословно носители фамилии могли быть из крестьян или мещан, так как среди дворянских родов фамилия не зафиксирована. Однако единичные упоминания Бимаевых встречаются среди купцов и духовенства в метрических книгах XIX века. Если искать однокоренные фамилии, то стоит обратить внимание на Биманов (с суффиксом -ов от основы Бим) и Бимов — все они восходят к одному корню «би» (господин), но различаются по способу образования.