Фамилия Гилимханова — женская форма фамилии Гилимханов, и её происхождение напрямую связано с мужским именем-основой. В центре внимания здесь не географический ареал или сословная принадлежность, а редкая и сложная словообразовательная модель, в которой сплелись арабский, тюркский и русский языковые слои.

Основа фамилии — составное арабское имя Гилимхан (или Галимхан). Первая часть, «Гилим» (от арабского «алим» — знающий, учёный, мудрец), восходит к тому же корню, что и слово «улем» (знаток ислама). Вторая часть — «хан» (тюркский титул правителя, повелителя). Таким образом, имя Гилимхан буквально переводится как «учёный властитель» или «мудрый хан». Это типичное для мусульманских народов Поволжья и Кавказа составное имя, которое должно было подчеркнуть благородство и ум его носителя.

Русский фамильный суффикс «-ов» (в женском варианте «-ова») присоединился к тюркскому имени по стандартной модели, принятой в Российской империи для оформления фамилий нерусского населения. Фамилия Гилимханов, а значит и Гилимханова, появилась в среде татар, башкир или народов Дагестана в конце XIX — начале XX века, когда массово закреплялись наследственные фамилии по отцу.

Интересная деталь: в русском языке имя Галимхан часто записывали на слух как «Гилимхан» (из-за редукции гласных в безударной позиции). Поэтому в документах можно встретить варианты Галимханов и Гилимханов — это одна и та же фамилия, различающаяся только написанием. Носительницы фамилии Гилимханова, скорее всего, происходят из семьи, где предок носил это престижное имя, указывающее на образованность и уважение в общине.