Фамилия Лимайкина — женская форма фамилии Лимайкин, а та, в свою очередь, образована от мужского прозвища Лимайка. Чтобы понять её происхождение, нужно разобраться с основой «Лимай-». Самое очевидное объяснение — связь с глаголом «лимать» или «лемить», который в некоторых русских говорах означал «ковылять», «хромать», «идти с трудом». Человек с такой походкой мог получить прозвище Лимай. В этом случае фамилия — типичный образец «прозвищной» модели, когда характерная черта внешности или поведения закреплялась за родом.

Менее вероятная, но допустимая версия — связь с диалектным словом «лима» (или «лиман»), обозначавшим залив, болотистую низину или солончак. В южнорусских и украинских областях «лиманом» называли озеро или морской залив. Тогда прозвище Лимайка мог получить человек, живший у такого водоёма, либо выходец из местности, где эти слова были в ходу. Однако, суффикс -ай-/-яй- в прозвищах чаще указывает на действие, а не на место, поэтому «хромая» версия выглядит убедительнее.

Суффикс -ин в фамилии Лимайкин указывает на принадлежность: «чей?» — Лимайкин, то есть сын или потомок Лимайки. Такая патронимическая модель с суффиксом -ин типична для фамилий, образованных от основ на -а/-я. В XIX — начале XX века фамилия Лимайкина могла встречаться в среде крестьян и мещан центральных и южных губерний России, но массового распространения не получила. По данным современных телефонных справочников, носители фамилии рассеяны по разным регионам, что говорит об отсутствии ярко выраженного «фамильного гнезда».

Сравнение с однокоренными фамилиями — Лиманов, Лиманский, Лимов — показывает, что основа «лим-» в русской ономастике встречается редко и почти всегда имеет диалектное или заимствованное (из тюркских языков) происхождение. Фамилия Лимайкина стоит в этом ряду особняком благодаря редкому суффиксу -айк-, который придаёт прозвищу уменьшительно-бытовой оттенок. В итоге, наиболее правдоподобная картина: предок носительницы фамилии был человеком с заметной хромотой или нетвёрдой походкой, за что и получил прозвище Лимайка.