Фамилия Пимено — редкий случай в русском ономастиконе. В отличие от подавляющего большинства русских фамилий, она не оканчивается на -ов, -ев, -ин или -ский. Такая форма характерна для фамилий, пришедших из украинской, белорусской или, что вероятнее, румынской/молдавской традиции (сравните: Чеботар, Шевченко, Донцо). В русском языке окончание -о в фамилиях обычно указывает на украинское происхождение (Коваленко, Пилипенко), но здесь основа «Пимен» — это каноническое церковное имя.

Имя Пимен (от греческого «поймен» — пастух, пастырь) в святцах встречается нечасто, но известно благодаря преподобному Пимену Великому, египетскому пустыннику IV века, и Пимену Печерскому, подвижнику Киево-Печерской лавры. Имя было распространено в среде духовенства и монашества, а также в крестьянской среде, где детей называли по святцам. Фамилия Пимено могла образоваться напрямую от имени отца: «чей?» — «Пименов сын». Но вместо привычного суффикса -ов в украинских говорах закрепилась бессуффиксная форма или форма с окончанием -о. Вторая версия: фамилия могла возникнуть как прозвище, например, в форме Пименко, которое со временем утратило конечный -к и превратилось в Пимено (как в случае с фамилией Панько — Панько, а не Паньков).

Географически фамилия привязана к юго-западным регионам бывшей Российской империи: современная Украина, Молдова, а также южные области России (Кубань, Ростовская область), куда переселялись украинские и молдавские крестьяне. Встречается она крайне редко — по данным открытых телефонных справочников, носителей фамилии Пимено в России не более нескольких десятков человек, большинство из них сосредоточено в Краснодарском крае и Ростовской области. Это позволяет предположить, что предки носителей фамилии были либо потомками казаков, либо крестьянами-переселенцами из Малороссии.

Суффиксальный анализ нестандартен: если бы фамилия была русской, она звучала бы как Пименов. Форма Пимено — это либо результат адаптации украинской фамилии (Пименко → Пимено с потерей -к), либо застывшая звательная или краткая форма. В любом случае, основа ясна: фамилия происходит от церковного имени Пимен, что указывает на религиозную традицию в семье. Другие версии (например, связь с греческим «пима» — жир, или с тюркскими корнями) лишены лингвистической поддержки и не рассматриваются серьёзными ономатологами.