Фамилия Массалимова — женская форма фамилии Массалимов. Её основа — мужское имя или прозвище Массалим, которое почти наверняка восходит к арабскому穆斯林 (муслим) — «мусульманин», «преданный Богу». В русской бытовой и делопроизводственной записи XVI–XVII веков арабские и тюркские имена часто искажались до неузнаваемости: «Муслим» могло превратиться в Масалим, Массалим, а то и в Мосалим. Удвоенное «с» в корне — скорее всего, поздняя графическая особенность, возникшая под влиянием церковнославянской или просто неустойчивой орфографии, когда писцы механически удваивали согласную после гласной.

Суффикс -ов в мужской форме (Массалимов) указывает на принадлежность: «сын Массалима». Такая модель была типична для русских фамилий, образованных от некалендарных (нецерковных) имён, в том числе восточного происхождения. Фамилия почти не встречается в центральных великорусских губерниях; её ареал — Поволжье, Приуралье и Западная Сибирь, где издавна жили татары, башкиры и другие тюркоязычные народы. Именно в татарской среде имя Муслим (в местном произношении — Мөслим) было обычным, и от него по той же модели возникли фамилии Муслимов, Мослимов и Массалимов.

Версия о связи с арабским корнем «саляма» (мир, безопасность) маловероятна: форма Массалим не укладывается в словообразовательные схемы арабского языка, а вот как русифицированное «Муслим» — вполне. Таким образом, предок носительницы фамилии Массалимова, скорее всего, был мусульманином (возможно, татарином или башкиром), получившим при крещении или в документах имя Массалим, которое затем закрепилось за его потомками.