Фамилия Хилимова — женская форма фамилии Хилимов, и её происхождение стоит искать в мужском варианте. Сразу отметим: фамилия редкая, и её корень неочевиден, что даёт простор для нескольких версий.

Наиболее вероятная основа — тюркское или иранское слово «хилим» (или «келим»), которое в ряде языков означает «ковёр» или «безворсовый ковёр ручной работы». В этом случае прозвище Хилим мог получить мастер-ковродел или торговец коврами. Такая версия подкрепляется тем, что фамилии, образованные от названий ремёсел, широко распространены, а ковроткачество — традиционное занятие многих народов Поволжья, Кавказа и Средней Азии. Суффикс -ов указывает на типичную русскую модель образования: «чей?» — Хилимов, то есть сын или потомок Хилима.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с арабским именем Халим (что значит «кроткий», «терпеливый»), которое через диалектное произношение могло трансформироваться в «Хилим». В таком случае фамилия восходит к одному из имён, связанных с эпитетами Аллаха (аль-Халим). Однако переход «а» в «и» в безударном положении в русском языке встречается, но не является правилом, так что эта гипотеза слабее.

Географически фамилия Хилимовы встречается в основном в регионах с исторически смешанным русско-тюркским населением — например, в Астраханской области, Татарстане, на Северном Кавказе. Это косвенно подтверждает первую версию о ремесленном или торговом прозвище.

Что касается социального контекста: суффикс -ов говорит о том, что фамилия сформировалась в среде, где преобладала модель отчества (в основном у крестьян и мещан после отмены крепостного права), а не у дворянства, которое чаще использовало фамилии на -ский. Таким образом, предки носительницы фамилии Хилимова, скорее всего, были людьми простого сословия, чьё прозвище или профессия запомнились окружающим.