Фамилия Димов чаще всего образована от имени Дим — краткой формы церковного имени Димитрий. В переводе с греческого Димитрий означает «принадлежащий Деметре», богине земледелия и плодородия. Покровителем этого имени считается мученик Дим Смирнский, день памяти которого приходится на 23 апреля. Имя Дим встречалось в святцах как самостоятельное, поэтому фамилия могла возникнуть напрямую от него, без промежуточной полной формы.

Модель образования простая и типичная для русских фамилий: суффикс -ов добавляется к основе, указывая на принадлежность. Димов буквально значит «сын Дима» или «потомок Дима». Такая модель была распространена в XVI–XVII веках, когда фамилии массово закреплялись за крестьянами и посадскими людьми.

Существует и другая, менее очевидная версия происхождения. В её основе лежит не имя, а прозвище Дим, которое могло возникнуть от румынского слова «dimie». У этого слова два значения: «грубая домашняя шерстяная ткань» и «белые узкие крестьянские брюки». Если предок носителя фамилии занимался портняжным делом или торговлей тканями, его могли прозвать Димом по роду занятий. Версия с именем Димитрий выглядит более вероятной и распространённой, но вариант с прозвищем не стоит отбрасывать полностью — он объясняет фамилию в тех случаях, когда имя Дим не было принято в данной местности.

Географически фамилия Димов встречается преимущественно в южных и центральных регионах России, а также на территориях, где были сильны греческие и балканские влияния. В некоторых случаях она могла быть записана через «ы» — Дымов, если диалектное произношение меняло звучание корня. Однако основная форма остаётся устойчивой и восходит к имени, которое носили многие поколения.