Фамилия Бурлимов — редкий пример, где корень слова почти наверняка не связан с тем, что первым приходит в голову. Соблазнительно вывести её от глагола «бурлить» (шуметь, кипеть), но в русской ономастике такое прозвище маловероятно: бурлящий человек — образ слишком абстрактный и неестественный для крестьянского быта. Куда надёжнее версия, что в основе лежит тюркское имя Бурлы, распространённое у татар и башкир. В переводе с тюркского «бурлы» означает «с сильным ветром», «вихревой», а в переносном смысле — «стремительный», «неспокойный». Такие имена давали мальчикам, желая им бойкого нрава или удачливости в пути.

Суффикс -ов указывает на стандартную русскую модель образования фамилии: «чей?» — Бурлимов, то есть сын или потомок человека по прозвищу Бурлим. Форма Бурлим — это адаптированное на русской почве имя Бурлы, где конечный гласный отпал, а слово приобрело привычное для русского уха окончание. Фамилия могла закрепиться в среде служилых татар или крещёных инородцев, которые переходили на русскую фамильную систему в XVI–XVII веках.

Географически Бурлимовы тяготеют к Поволжью и Приуралью. Встречаются в архивных записях по Казанской, Самарской и Оренбургской губерниям — именно там был высок процент тюркского населения, постепенно русифицировавшегося. В некоторых переписях XIX века фамилию записывали как Бурлымов, что подтверждает исходный вариант Бурлы. Сравнение с однокоренными фамилиями — Бурлаков, Бурлин — показывает, что все они восходят к разным словам: Бурлаков — к профессии бурлака, а Бурлин — к тому же тюркскому имени, но через другую форму.

Таким образом, носитель фамилии Бурлимов, скорее всего, потомок человека с тюркским именем, означавшим «вихревой» или «стремительный». Фамилия не имеет отношения ни к бурлению воды, ни к бурлачеству — это осколок давнего этнического смешения на востоке России.