Фамилия Лимиров — редкая и неочевидная. На первый взгляд её основа напоминает географическое название (город Лима, река Лим), но в русской ономастике такие корни почти всегда оказываются адаптацией прозвища или иноязычного имени.

Самый вероятный источник — тюркское или кавказское имя Лим, Лима. В ряде тюркских языков «лим» означает «влажный», «сырой» или «топкий» — такое прозвище могли дать человеку, жившему у болота или речной поймы. В кумыкской и ногайской среде встречается мужское имя Лим (сокращённое от Алим или Салим), от которого через притяжательный суффикс -ир образовалось «Лимир» — «сын Лима», а затем и фамилия Лимиров.

Менее распространённая версия связывает фамилию с греческим именем Лимари (от греч. λιμένας — «гавань», «пристань»), которое могло попасть в русскую среду через греческих переселенцев или торговцев. В таком случае суффикс -ов указывает на обрусение: Лимир — это русифицированная форма греческого Лимари.

Словообразовательная модель Лимиров построена по продуктивному для XIX века образцу: основа на -ир (как в фамилиях Сатиров, Панфиров) плюс патронимический суффикс -ов. Это говорит о том, что предок носителя фамилии, скорее всего, был крещёным инородцем или выходцем из южных губерний, где такие антропонимы встречались чаще, чем в центральной России.

Географически фамилия Лимиров тяготеет к Северному Кавказу и Нижнему Поволжью — регионам с тюркским и кавказским населением. В дореволюционных метрических книгах она изредка встречается среди терских казаков и ставропольских крестьян, что подтверждает версию о тюркском происхождении основы. Дворянских родов с этой фамилией не зафиксировано: Лимировы — почти исключительно крестьянский или мещанский род, чья история уходит корнями в местные прозвища, а не в служилое сословие.