Фамилия Сизимова — женская форма фамилии Сизимов. В основе лежит мужское прозвище или нецерковное имя Сизим, которое, скорее всего, восходит к диалектному слову «сизый». В русских говорах «сизый» означало не только серо-голубой цвет (чаще о глазах или оперении птиц), но и «покрытый синевой», «холодный», а в переносном смысле — «невеселый», «скромный». Прозвище Сизим могли дать человеку с очень светлыми, почти белыми глазами или тому, кто постоянно носил одежду серого, неяркого цвета.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ов образует фамилию от имени или прозвища, оканчивающегося на твердый согласный. Сизимов — буквально «сын Сизима». Окончание -а в женском варианте указывает на принадлежность к роду: дочь, жена или вдова Сизимова.

Фамилия редкая и не попала в крупные общероссийские списки, такие как словарь Унбегауна. Её географическая привязка может быть северной или сибирской: в говорах Архангельской, Вологодской областей и в Забайкалье слово «сизим» встречается как вариант «сизый», а также как название местной птицы — сизого голубя или сизой чайки. Возможно, прозвище Сизим давали охотнику или птицелову, но скорее — просто по внешности.

В отличие от распространённых фамилий на -ин (Сизин, Сизарев), Сизимов использует продуктивный, но менее частый суффикс -ов, что указывает на более позднее оформление фамилии, возможно, в XVIII–XIX веках, когда прозвища активно переходили в наследственные именования. Спорных версий у фамилии нет: корень прозрачен, и все гипотезы сводятся к одному цветовому или птичьему значению.

Носители фамилии Сизимова сегодня встречаются в основном в центральной России и на Урале, что подтверждает её диалектное происхождение из северных областей, откуда люди переселялись на восток.