Фамилия Хлиманцов — редкая и интересная с точки зрения словообразования. Её основа не связана с распространёнными на Руси каноническими именами или названиями профессий, что сразу указывает на прозвищное происхождение.

Ключ к разгадке — суффикс «-ц». В русских фамилиях он встречается нечасто и обычно указывает на то, что прозвище или имя, от которого образована фамилия, имело форму с уменьшительным или уничижительным оттенком: Хлиман, Хлиманец. Сама основа «Хлим-» или «Хлиман-» скорее всего восходит к диалектному глаголу «хлимать» — в южнорусских и украинских говорах это означало «хныкать, плакать, ныть, причитать». Соответственно, Хлиманом или Хлиманцом могли прозвать капризного, плаксивого ребёнка или же взрослого, склонного к жалобам и унынию.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: сначала появилось личное прозвище Хлиманец (тот, кто хлимает), а затем патронимический суффикс «-ов» превратил его в фамилию, отвечающую на вопрос «чей сын?» — сын Хлиманца, то есть Хлиманцов. Ударение, скорее всего, падает на первый слог: ХлИманцов.

Версия о происхождении от географического названия (например, села Хлиманы) менее вероятна, но полностью исключать её нельзя — в ономастике известны случаи, когда прозвище давали по месту жительства. Однако в доступных источниках топонимов с таким корнем не зафиксировано, поэтому версия с прозвищем по характеру остаётся основной.

Социальный статус первых носителей фамилии определить сложно, но по модели образования (суффикс «-ов» и основа не из боярского или церковного обихода) можно предположить, что это крестьянская или мещанская фамилия, возникшая не позднее XVII–XVIII веков на территории современной Украины, Беларуси или южных областей России — там, где бытовал глагол «хлимать». Фамилия не получила широкого распространения и осталась локальной, что делает её ценной для семейной истории: каждый Хлиманцов сегодня — носитель редкого прозвища, сохранившего живую народную речь.