Фамилия Любимов — одна из тех, что образована напрямую от личного имени или прозвища, без промежуточных профессиональных или топонимических звеньев. В основе лежит древнерусское нецерковное имя Любим. Такие имена были широко распространены на Руси до XVII века: родители могли назвать сына Любимом, выражая свою привязанность, или же так закреплялось прозвище, данное за душевные качества. Фамилия образована по стандартной патронимической модели: Любим + суффикс -ов, означающий «сын Любима».

Менее распространённая версия связывает фамилию с женским именем Любава, от которого образована краткая форма Люба. В этом случае Любимов мог означать «сын Любы» или «принадлежащий Любе». Однако эта гипотеза уступает первой, поскольку мужское имя Любим фиксируется в исторических документах гораздо чаще, чем женское Люба в качестве основы для фамилии. Например, в «Ономастиконе» С. Б. Веселовского упоминаются Любимы — крестьяне и землевладельцы XV–XVI веков из Новгородских и Московских земель.

Фамилия не имеет узкой географической привязки: Любимовы встречаются по всей центральной России. Но есть интересная деталь: в некоторых говорах слово «любим» могло означать не только «любимый человек», но и «возлюбленный», «жених» или даже «баловень». Это добавляет к образу предка не просто тёплый, а почти былинный оттенок — человека, которого лелеяли и берегли. Встречаются и варианты написания Любимовъ (до реформы орфографии), а также однокоренные фамилии Любимцев, Любимкин, Любимый, но Любимов остаётся самым массовым и распространённым вариантом.