Фамилия Браймов — редкий случай, когда основа почти наверняка не славянская, а адаптированная иноязычная. В русских фамилиях на -ов корни обычно ясны: от крестильного имени (Иванов), профессии (Кузнецов) или прозвища (Горбунов). Здесь же основа «Брайм» не встречается ни в древнерусских именах, ни в диалектной лексике. Самое правдоподобное объяснение — фамилия ведёт начало от немецкой или еврейской фамилии Braim (Брайм), которую при переселении в Российскую империю русифицировали, добавив типичный русский суффикс принадлежности -ов.

Откуда мог взяться исходный Брайм? В немецком языке Braim — вариант фамилии Brehm, которая восходит к средневерхненемецкому breme (известный, знаменитый). Такую фамилию давали как прозвище видному или хвастливому человеку. В еврейской среде фамилия Брайм (и её варианты) нередко была аббревиатурой — акронимом, составленным из начальных букв словосочетания «Бен Рабби Иегуда Меир» (сын рабби Иегуды Меира). Такие искусственные фамилии были характерны для еврейского населения черты оседлости в XIX веке, когда власти требовали закрепить фамилии.

Формант -ов указывает, что фамилия закрепилась в русской среде как патроним: «чей сын?» — Браймов. То есть предок носителя фамилии звался Браймом — либо по имени, либо по прозвищу. Географически фамилия Браймов встречается крайне редко, в основном в западных регионах бывшей Российской империи (Беларусь, Украина, юго-запад России), что совпадает с зонами контакта с немецкими колонистами и еврейским населением. Сословно предки могли быть мещанами или отставными солдатами, получившими фамилию при приписке к городскому обществу. Дворянских родов Браймовых не зафиксировано.

Словообразовательно фамилия проста: основа Брайм- + суффикс -ов. Ударение, скорее всего, на первый слог: Бра́ймов. В отличие от фамилий на -ин (типа Браймин), суффикс -ов здесь говорит о том, что основа мужского рода и не оканчивается на -а/-я. Если бы исходное прозвище звучало как Брайма, фамилия была бы Браймин.