Фамилия Обросимова — женская форма фамилии Обросимов, которая образована от канонического мужского имени Амвросий. В русской народной традиции это имя звучало как Обросим. Разница между книжным «Амвросий» и просторечным «Обросим» объясняется действием аканья (переход безударного «а» в «о» в древнерусском произношении) и упрощением группы согласных: начальное «ам» превратилось в «об», а «вро» — в «ро». В результате имя, означающее по-гречески «бессмертный, божественный», получило на русской почве форму, далёкую от оригинала.

Суффикс -ов в основе Обросимов указывает на типичную для XVII–XIX веков модель образования русских фамилий: от имени или прозвища отца. Обросимов — буквально «сын Обросима». Фамилия фиксируется в документах с XVII века: в Переписной книге Воронежского уезда 1646 года упомянут крестьянин Обросимко Фёдоров, а в писцовых книгах Новгородской земли встречаются Обросимовы — крестьяне и посадские люди.

Интересная деталь: в ряде говоров имя Обросим могло превращаться в Абросим (с полным аканьем), что дало начало фамилиям Абросимов и Абросимова. Таким образом, Обросимов и Абросимов — фонетические варианты одной и той же фамилии. Разница в написании часто зависела от того, в какой губернии жил носитель: в южнорусских и среднерусских областях с сильным аканьем форма на «А» была естественнее, в северных и восточных — на «О».

Сословная принадлежность Обросимовых была в основном крестьянской и мещанской. В XVIII–XIX веках фамилия встречается среди однодворцев (особый разряд государственных крестьян, потомков служилых людей) Тамбовской, Рязанской и Воронежской губерний. Дворянских родов Обросимовых не зафиксировано — фамилия оставалась в народной среде. Сегодня она редкая, чаще встречается в Поволжье и на юге России, что подтверждает её связь с зоной акающих говоров.