Фамилия Косымова образована от мужского имени Косым — казахского варианта арабского имени Касим. В переводе на русский язык оно означает «распределяющий» или «разделяющий». Имя было широко распространено в мусульманской среде, и со временем от него стали образовывать фамилии по обычной для тюркских народов модели: к основе имени добавляли русский патронимический суффикс -ов, который указывает на принадлежность к роду («чей?» — сын Косыма). Таким образом, Косымовы — потомки человека по имени Косым.

Сама фамилия — не единственная в этом ряду. В русских и казахских документах встречаются однокоренные варианты: Касимов, Касымов, Косимов. Форма Косымова — женская или исходная притяжательная форма, закрепившаяся в документах. Географически фамилия чаще всего встречается в Казахстане и среди народов Северного Кавказа, где имя Косым (Касим) было особенно популярно.

Процесс закрепления фамилий у разных народов шёл неравномерно. У казахов, башкир и татар фамилии в современном виде начали массово фиксироваться только в конце XIX — начале XX века, при переписях и паспортизации. Поэтому точное место и время возникновения конкретного рода Косымовых можно установить только через генеалогические разыскания — например, по метрическим книгам или ревизским сказкам.