Фамилия Филимоненкова — женская форма от Филимоненков, а та восходит к имени Филимон. В основе лежит каноническое мужское имя Филимон (от греческого φιλήμων — «любящий», «милостивый»). В святцах оно связано с апостолом Филимоном, которому адресовано одно из посланий Павла. Имя было широко распространено в крестьянской и мещанской среде, особенно в XIX веке, поэтому фамилии на его основе часто встречаются в разных регионах.

Модель образования — типично русская: к основе Филимон- добавили суффикс -енк-, характерный для восточноукраинских и южнорусских фамилий. Суффикс -енко (в безударной позиции часто переходил в -енк-) изначально означал «маленький», «сын» или «потомок». То есть Филимоненков — буквально «сын Филимона», а Филимоненкова — его жена или дочь. Такие фамилии на -енков особенно свойственны Курской, Орловской, Воронежской областям и прилегающим территориям, где украинское влияние смешивалось с великорусским.

В отличие от более частых Филимоновых (с суффиксом -ов), Филимоненковы — фамилия редкая. Она не попала в массовые списки дворянских родов и не фиксируется в старых боярских книгах. Скорее всего, предки носителей фамилии были крестьянами или однодворцами — категорией служилых людей, живших на южных окраинах государства. Окончание -а в женском варианте указывает на принадлежность к роду, а не на личное прозвище: в русской традиции так образовывали фамилии для замужних женщин и дочерей.

Иногда фамилию путают с Филимоненко (без -в), но разница принципиальна: Филимоненко — украинская форма (суффикс -енко), а Филимоненков — уже обрусевшая, с дополнительным русским суффиксом -ов. Это говорит о том, что предки, вероятно, перебрались из малороссийских земель в великорусские губернии, где фамилию «дооформили» по местному образцу. Встречается написание с одной «н» (Филимоненкова) — это орфографическая вариация, не меняющая смысла.

Сведений о знаменитых носительницах фамилии в открытых источниках нет, что только подтверждает её «народное» происхождение: такие фамилии редко попадают в энциклопедии, но именно они хранят память о конкретном человеке — Филимоне, который жил три-четыре века назад и чьё имя закрепилось за целым родом.