Фамилия Халлимов — одна из тех, чья основа лежит на стыке тюркского и арабского миров. Её ядро — мужское имя Халлим, восходящее к арабскому «халим» (حليم), что означает «кроткий», «терпеливый», «снисходительный». В исламской традиции аль-Халим — один из эпитетов Аллаха, обозначающий «Всепрощающий» и «Мягкосердечный». Таким образом, имя, а затем и фамилия, несут в себе ярко выраженную положительную характеристику: предка могли так назвать в честь божественного качества или как пожелание ребёнку стать спокойным и выдержанным человеком.

Словообразовательная модель здесь проста и типична для русского освоения тюркских фамилий: к основе Халлим добавился русский патронимический суффикс -ов. Он указывает на принадлежность — буквально «сын Халлима». В татарской, башкирской и других тюркских средах фамилии на -ов часто возникали при переходе на русскую форму учёта населения, особенно после ревизий XIX века. Поэтому географически Халлимовы чаще всего встречаются в Поволжье и на Урале, среди татар и башкир, а также у народов Кавказа, где имя Халим (часто в формах Халил, Халим) тоже распространено.

Интересно, что в русском языке фамилия могла подвергнуться вторичной адаптации. Если исходное имя звучало как Халим, то двойная «л» в фамилии — либо следствие тюркского произношения с усилением согласного, либо позднейшая орфографическая ошибка, закрепившаяся в документах. Встречается и вариант Халимов — он более прозрачен по происхождению, но менее частотен. В любом случае, обе формы восходят к одному корню.

Социальный контекст носителей фамилии, скорее всего, был крестьянским или мещанским. В среде татарских и башкирских крестьян фамилии на -ов закрепились в основном к концу XIX века, когда начался массовый учёт населения. Дворянских корней у Халлимовых нет — в родословные книги эта фамилия не входила. Однако её носители могли быть муллами, торговцами или ремесленниками, так как имя Халлим было популярно в среде мусульманского духовенства.

Однокоренные фамилии — Халимов, Халилов, Халлиуллин — все они образованы от арабского «халим» через разные диалектные и орфографические варианты. Разница лишь в суффиксах и огласовке: -ов, -ев, -уллин (с добавлением «раб Аллаха»). Халлимов стоит в этом ряду как самый «русифицированный» вариант, где тюркское имя полностью подчинилось русской грамматике.