Фамилия Гилимзянов — тюркская по происхождению, а точнее, татарская или башкирская. Её основа — арабское мужское имя Гилимзян (встречаются варианты Галимзян, Галимджан), которое состоит из двух частей: «Гилим» (от арабского «алим» — знающий, учёный) и «зян» (персидское «джан» — душа, человек). Таким образом, имя Гилимзян означает «учёная душа» или «человек знания». Фамилия образована по стандартной для тюркских народов модели: к имени добавили русский патронимический суффикс -ов, который закрепился в документах после введения всеобщей переписи. Получается, что Гилимзянов — буквально «сын Гилимзяна».

Суффикс -ов здесь указывает на относительно позднюю русификацию фамилии, характерную для татар и башкир в XIX — начале XX века. В самой татарской среде фамилия могла бы выглядеть как Гилимзянов, но без окончания -ов (например, Гилимзян), однако при взаимодействии с русской административной системой прибавление суффикса было почти обязательным. Интересно, что в некоторых переписях встречается написание Галимзянов — с буквой «а» в первом слоге, что ближе к арабскому произношению. Оба варианта — однокоренные, и их носители, скорее всего, происходят из одного родового гнезда.

Географически фамилия Гилимзянов распространена в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — регионах традиционного расселения татар и башкир. Встречается она и в Средней Азии, куда люди переселялись в советское время. Сословно предки носителя фамилии в большинстве случаев относились к государственным или ясачным крестьянам (то есть платили подать, а не служили дворянами), реже — к торговцам или духовенству, если в роду были муллы. Само имя Гилимзян давали в семьях, ценивших образование и религиозную учёность, так что можно предположить, что основатель рода был либо грамотным человеком, либо его так назвали в надежде на будущую учёность.

Двойственность корня — арабский «алим» и персидский «джан» — отражает культурный сплав, типичный для Волго-Уральского региона. Это не редкая фамилия, но и не массовая: по данным современных телефонных справочников, в России насчитывается несколько сотен её носителей, преимущественно в Татарстане. Если сравнивать с однокоренными фамилиями (Галимов, Галимзянов), то Гилимзянов стоит ближе к народному произношению, где гласный в первом слоге редуцируется до «и».