Фамилия Кимлоян — один из тех случаев, когда суффикс сразу выдает географию происхождения. Окончание -ян (в старой орфографии часто -янц) — типичный патронимический суффикс в армянских фамилиях, означающий «принадлежащий к роду» или «потомок». В русской традиции такие фамилии не склонялись и сохраняли ударение на последнем слоге, как в оригинале. Таким образом, Кимлоян — армянская фамилия, и её носители, скорее всего, происходят из исторической Армении или регионов с компактным проживанием армян (Закавказье, а также армянские диаспоры в Турции, Иране, Сирии).

Основа фамилии — Кимло — вызывает больше вопросов, чем суффикс. В армянском языке нет прямого слова «кимло» с очевидным значением. Наиболее вероятная версия: основа образована от имени или прозвища Кимла или Кимло. Имя Кимла в Армении встречается, хотя и редко; оно может быть связано с древнеармянским «ким» — «что?» или с диалектными формами, но вряд ли имеет прямое отношение к фамилии. Скорее, Кимло — это уменьшительно-ласкательная форма от какого-то личного имени, например, от Ким (которое само по себе может быть сокращением от Кимон, Иоаким или даже от русского имени Ким — коммунистического происхождения, но для армянской фамилии это маловероятно из-за древности модели).

Есть и другая, более правдоподобная гипотеза: фамилия восходит к названию населённого пункта или местности. В Армении и исторической Западной Армении (ныне Восточная Турция) существовали села с названиями, напоминающими «Кимло». Например, в районе Вана или Муша могли быть топонимы, которые в русской транскрипции звучали как Кимла, Кимли, Кимлу. Тогда Кимлоян — это указание на выходца из такого села: «тот, кто из Кимло». Такая модель образования фамилий (от названия деревни) очень распространена среди армян, особенно в диаспоре, где людей записывали по месту рождения.

Сословно фамилия не указывает на аристократию: суффикс -ян носили и крестьяне, и ремесленники, и духовенство. Судя по отсутствию фамилии в широких исторических справочниках (например, в работах Н. А. Тер-Аветисяна по армянским фамилиям), Кимлоян — фамилия не массовая, а локальная, возможно, связанная с конкретной семьёй или общиной. Встречается она в основном среди армян, живущих в России и странах СНГ, а также в армянской диаспоре США и Франции. Носители фамилии, вероятно, ведут свой род из одного небольшого региона или даже села, и фамилия могла возникнуть в XIX веке при фиксации фамилий в Российской империи или Османской империи.