Фамилия Чалим — редкий пример, где основа слова почти не даёт подсказок о происхождении. Суффикс -ов указывает на стандартную модель русской фамилии: от прозвища или имени предка, отвечавшего на вопрос «чей?» — Чалимов сын. Но вот что такое «Чалим» — вопрос, на который нет однозначного ответа.

Самая вероятная версия отсылает к тюркским языкам, где «чалым» (или близкие по звучанию слова) означает «серый», «сивый», а в переносном смысле — «седой», «старый». В татарском, башкирском и казахском языках «чал» — седина; «чалым» может быть вариантом с тем же корнем. Прозвище Чалим могли дать человеку с ранней сединой, либо, что встречается в тюркской антропонимии, как почтительное имя — «Старец», «Мудрый». В пользу этой версии говорит и география: фамилия Чалим встречается у татар, башкир, а также в русских семьях Поволжья и Приуралья, где исторически сильны тюркские контакты.

Менее распространённая гипотеза связывает фамилию с гидронимом — рекой Чалым (приток Томи в Кемеровской области). Житель по реке Чалым мог получить прозвище Чалим, а его потомки — фамилию. Однако эта версия слабее: гидроним Чалым скорее всего сам восходит к тому же тюркскому корню («чал» — камень, скала? или «серая» река?), и тогда мы возвращаемся к исходному значению.

В русском языке слово «чалим» не зафиксировано как нарицательное. Нет и следов диалектного значения, которое бы объяснило прозвище. Поэтому версия о тюркском происхождении остаётся основной. Фамилия Чалим — нечастая, в списках 500 самых распространённых русских фамилий её нет. Она могла возникнуть в среде крещёных татар или в русско-тюркском пограничье, где прозвища легко переходили из языка в язык. Сословная принадлежность первых носителей неясна: это могли быть и крестьяне, и служилые люди, но в любом случае прозвище дали по внешнему признаку — седине, а не по ремеслу или должности.