Фамилия Кулимова — женская форма фамилии Кулимов. Её основа, скорее всего, восходит к тюркскому мужскому имени Кулим. В тюркских языках это имя имеет прозрачную структуру: «кул» (раб, слуга, часто в религиозном контексте — «раб Божий») и аффикс принадлежности «-ым» (мой). Таким образом, Кулим дословно означает «мой раб» или «мой слуга», что было типичным для имён-оберегов в исламской и домоисламской традиции — так ребёнка «отдавали под защиту» высших сил, чтобы уберечь от зла.

Суффикс «-ов» в фамилии Кулимов (а значит, и в Кулимова) указывает на типичную русскую модель образования от отчества или прозвища: «чей?» — Кулимов, то есть сын Кулима. Фамилия могла возникнуть в среде крещёных татар, башкир или других тюркоязычных народов Поволжья и Приуралья, где такие имена были распространены, а затем закрепилась в русской документации. Встречается она и у русских, но её тюркское происхождение прослеживается чётко.

Географически фамилия Кулимова (и Кулимов) чаще всего фиксируется в Оренбургской, Челябинской областях и в Башкортостане — регионах с давними контактами русского и тюркского населения. Редкий вариант написания с ударением на второй слог (Кули́мова) может указывать на диалектное произношение исходного имени.

В отличие от более массовых фамилий на «-ин», здесь мы видим именно «-ов», что типично для фамилий, образованных от имён, оканчивающихся на твёрдый согласный. Спорных версий о происхождении почти нет: прозвище от некоего «кулима» (например, диалектного слова) маловероятно, так как в русских говорах такое слово не зафиксировано. Поэтому основная и единственно надёжная гипотеза — от тюркского личного имени Кулим.