Фамилия Кимирилова — женская форма, мужская, соответственно, Кимирилов. В её основе лежит прозвище или имя Кимирил, которое, скорее всего, является производной формой от крестильного имени Кирилл. Такое переосмысление имени — распространённое явление в народной среде: звук «р» мог выпасть или замениться на «м» под влиянием просторечного произношения (ср. «Кимила» вместо «Кирилла»). Суффикс -ов указывает на типичную русскую модель образования фамилий от личных имён или прозвищ: «чей?» — Кимирилов, то есть потомок Кимирила.

Менее вероятная, но возможная версия связывает основу с тюркским корнем «кимир» — в некоторых диалектах так называли войлок или грубую шерстяную ткань. В этом случае прозвище Кимирил мог получить валяльщик или торговец войлоком. Однако для подтверждения этой гипотезы нужны данные о бытовании фамилии в районах активных русско-тюркских контактов — например, в Поволжье или на Урале.

Фамилия редкая, в открытых списках встречается единично. Поскольку она образована по стандартной патронимической модели, её носители, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми, а не дворянами (дворянские фамилии чаще образовывались от полных календарных форм). Ударение, судя по звучанию, падает на третий слог: Кимири́лова.