Фамилия Шелимова — женская форма фамилии Шелимов, которая образована от мужского прозвища или имени Шелим. В основе лежит слово «шелом» — так в древнерусском языке называли шлем, воинский головной убор. В диалектах слово «шелом» могло означать «высокий, остроконечный предмет» или «холм». Прозвище Шелим, скорее всего, давали человеку с характерной высокой шапкой, либо по внешнему сходству — с большой головой или высоким ростом.

Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединяется к основе на твёрдый согласный, указывая на принадлежность («чей?» — сын Шелима). Такая схема в XV–XVII веках закрепилась в среде служилых людей, крестьян и посадских, а позже стала общеупотребительной.

В ономастике фамилия Шелимов нередко соседствует с однокоренными Шеломов, Шеломовский, Шеломин. Но написание через «и» (Шелимов) встречается реже — возможно, это результат диалектного произношения: в некоторых говорах «е» после шипящих переходило в «и». Либо фамилия могла пойти от имени Шелим — уменьшительной формы от Шелом или от редкого календарного имени Шеломия (от греч. «мирный»).

Географически фамилия Шелимова чаще всего встречается на юге России, в Воронежской и Ростовской областях, а также в Сибири — там, где в XIX веке оседали переселенцы из центральных губерний. Носители фамилии могли быть как крестьянами, так и казаками, потому что прозвище с воинским оттенком (шлем) было уместно в казачьей среде.

Спорных версий немного. Иногда Шелимова пытаются вывести из тюркского «шалим» — «злой, свирепый», но это маловероятно: фонетика и словообразовательная модель указывают на славянскую основу.