Фамилия Кимлаева — женская форма, а мужская, Кимлаев, образована по типичной русской модели с суффиксом -ев. Этот суффикс указывает на принадлежность: Кимлаев буквально значит «сын или потомок Кимлая». Основа здесь — прозвище или некалендарное имя Кимлай, которое само по себе требует разбора.

Корень «кимл» в русских говорах нечастый. Вероятнее всего, он восходит к тюркскому или монгольскому элементу, где «ким» или «кем» означало «человек, кто» (сравните татарское «кем» — кто), а уменьшительно-ласкательный суффикс -лай придавал имени оттенок «маленький, свой». То есть Кимлай могло быть прозвищем пришлого человека: «кто-то там», «незнакомец», или, наоборот, домашним именем младшего сына в семье, где говорили на одном из тюркских языков. Есть и другая, менее вероятная версия: от диалектного слова «кимла» — так в некоторых областях называли особый вид уздечки или сбруи, но это скорее случайное совпадение, чем основа фамилии.

Географически фамилия Кимлаева встречается не повсеместно, а тяготеет к регионам Поволжья и Урала, где исторически были сильны тюрко-славянские контакты: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область. Это косвенно подтверждает версию о тюркском происхождении прозвища. Носители фамилии, скорее всего, происходят из крестьян или служилых людей, которые в XVI–XVII веках получили прозвище от соседей или закрепили за собой имя, данное в детстве.

С точки зрения словообразования, Кимлаев стоит в одном ряду с более известными фамилиями вроде Кимлаев, Кимбаев, где основа — личное имя или прозвище, а суффикс -ев стандартно оформляет отчество. Фамилия недворянская, без приставок и окончаний на -ский, что указывает на её народное, а не искусственное происхождение.

В целом, Кимлаева — это фамилия-отчество от прозвища, которое, вероятно, дали человеку с тюркскими корнями или тому, кто жил среди тюркоязычного населения. Точное значение исходного слова уже не восстановить, но модель образования и ареал распространения дают достаточно ясную картину.