Фамилия Хмиров образована от прозвища или нецерковного имени Хмырь. В русских говорах слово «хмырь» имело несколько значений, и все они связаны с внешностью или характером человека. Чаще всего хмырём называли угрюмого, нелюдимого человека, который ходит насупившись. В некоторых диалектах слово означало «плут» или «хитрец», а в южнорусских — «скупой, жадный человек». В. И. Даль в своём словаре фиксирует глагол «хмырить» — хмуриться, быть в дурном расположении духа.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов указывает на принадлежность, то есть Хмиров — сын Хмыря. Второе лицо в фамилии появилось из-за исторического чередования гласных: в безударной позиции «ы» могла перейти в «и», что и закрепилось на письме. Встречаются и варианты с сохранением корня — Хмыров, но форма Хмиров встречается реже, что делает её более локальной.

По географии фамилия Хмиров тяготеет к центральным и южным областям России. В документах XVII–XVIII веков упоминаются крестьяне и однодворцы с этой фамилией в Воронежской и Тамбовской губерниях. В сословном отношении Хмировы, скорее всего, были крестьянами или мещанами — фамилия не встречается в родословных книгах дворянства, что подтверждает её народное происхождение.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Хмыров, Хмырин, Хмырёв) показывает, что прозвище было распространённым, но в разных регионах закрепилось в разных суффиксальных формах. Хмиров — один из вариантов, который мог возникнуть в среде, где говорили на акающих говорах, либо как результат канцелярской ошибки при переписи. Ономастический словарь Б. Унбегауна относит подобные фамилии к группе «характерологических» — тех, что описывают внутренние качества человека.