Фамилия Мирхалимова — яркий пример того, как в русской фамилии закрепилось имя с восточными корнями. В её основе лежит составное мужское имя Мирхалим, которое пришло из арабо-персидского мира. Первая часть, «мир» (от арабского «амир»), означает «повелитель, князь, господин». Вторая часть, «халим», восходит к арабскому «халим» — «кроткий, терпеливый, мягкосердечный». Таким образом, имя Мирхалим можно перевести как «кроткий повелитель» или «господин, обладающий мягким нравом». Имя было распространено среди народов, исповедующих ислам, особенно у татар и башкир, где такие сложносоставные имена с компонентом «мир» (Миргаяз, Мирзанур) были популярны.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе имени Мирхалим добавился патронимический суффикс -ов. Это указывает на то, что предок носителя фамилии — человек по имени Мирхалим. Окончание -а говорит о том, что перед нами женская форма фамилии. Мужской вариант — Мирхалимов.

С точки зрения географии, фамилия Мирхалимова наиболее характерна для регионов Поволжья и Урала, в первую очередь для Татарстана и Башкортостана. Встречается она и в соседних областях, где исторически проживают татарские общины. Социальный состав носителей был пёстрым: имя Мирхалим не было исключительно аристократическим, его могли дать и в среде крестьян, и в среде купцов или духовенства, что делает фамилию демократичной по происхождению.

Интересная деталь: в отличие от многих русских фамилий, образованных от крестильных имён, Мирхалимова не имеет вариантов с другим суффиксом (например, -ин). Это говорит о том, что имя вошло в русскую фамильную систему достаточно поздно, в XVIII–XIX веках, когда модель на -ов уже стала доминирующей и вытеснила более архаичные способы образования.