Фамилия Халмирзаева — яркий пример того, как русская словообразовательная модель (суффикс -ев) наложилась на мусульманское составное имя. В основе лежит мужское личное имя Халмирза (или Халмурза). Его разбирают на две части: «хал» и «мирза». Первая часть восходит к арабскому «халид» (вечный, бессмертный) или тюркскому «хал» (состояние, положение, сила). Вторая часть — «мирза» (от персидского «мирза» — сын эмира, княжич, а позже — просто грамотный человек, писец). Получается, что имя Халмирза могло означать «вечный князь» или «могучий господин» — составные имена с компонентом «мирза» были популярны у тюркских народов, особенно в среде служилой знати и духовенства.

Фамилия образована по русской модели: к основе Халмирза прибавили патронимический суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного), а затем — окончание женского рода -а. В русской традиции фамилии на -ев/-ов сначала закреплялись за мужчиной (Халмирзаев), а его жена и дети получали форму женского рода (Халмирзаева). Поэтому носительница фамилии Халмирзаева — это, скорее всего, женщина, чей предок по мужской линии носил имя Халмирза.

Географически фамилия тяготеет к регионам Северного Кавказа и Закавказья, особенно к Дагестану, Чечне и Азербайджану. Там составные имена с «мирзой» были распространены среди аварцев, лезгин, кумыков и других народов. Встречаются варианты написания: Халмурзаева, Халмирзоева, что связано с особенностями произношения в разных диалектах.

Сословно предки носителей фамилии, скорее всего, относились к узденям (свободным общинникам) или к духовному сословию — людям, получившим образование при мечети. Имя «Мирза» нередко давали мальчикам в семьях, где ценили грамотность, даже если семья не была знатной. В XIX веке такие фамилии фиксировались в метрических книгах и ревизских сказках, когда горцы получали официальные русские фамилии по имени отца.