Фамилия Яйлымова — редкий случай, когда географическая основа почти наверняка перевешивает личную. Её ядро, «Яйлым», скорее всего, связано с тюркским словом «яйла» (в русской передаче — «яйла»). В тюркских языках, особенно в крымскотатарском и турецком, «яйла» означает летнее высокогорное пастбище, куда перегоняли скот. Суффикс «-ым» в слове «Яйлым» может указывать на принадлежность: «моя яйла» или «относящийся к яйле». Таким образом, прозвище Яйлым мог получить человек, живший на таком пастбище, владевший им или пришедший оттуда.

Фамилия образована по стандартной русской модели с суффиксом притяжательности «-ов-», который добавляется к основе мужского рода. Женская форма Яйлымова, соответственно, происходит от варианта Яйлымов. Носитель фамилии Яйлымов — это «сын (или потомок) Яйлыма». Модель типична для русских фамилий, возникших в среде, где активно шло взаимодействие с тюркским населением: на юге России, в Поволжье, в Крыму или на Северном Кавказе.

Версия о происхождении от тюркского имени или прозвища Яйлым (гипотетически — «летний», «пастбищный») менее вероятна, но не исключена. Встречаются фамилии с похожей структурой: Яйлов, Яйлин. Однако именно форма «Яйлым» с конечным «-м» — более характерный признак тюркского притяжательного аффикса, а не русского имени.

Социально предки Яйлымовой, скорее всего, относились к крестьянскому или казачьему сословию, занимались скотоводством или земледелием в степных или предгорных районах. Фамилия редкая, её география не имеет одного крупного гнезда, что подтверждает её локальное, а не аристократическое происхождение. Никаких сведений о дворянских родах с такой фамилией не существует, а значит, её носители — потомки вольных или служилых людей, получивших прозвище по месту жительства или роду занятий.