Фамилия Жимлиханова — редкий случай, когда основа не поддаётся однозначной славянской или тюркской этимологии. Если отбросить суффикс -ов/-ева, указывающий на принадлежность (чей? — Жимлихана), остаётся личное имя Жимлихан. Первая часть — «Жимли» — может быть искажённым вариантом имени Джамбулат или Джамал, адаптированным в устной речи. Вторая часть — «хан» — в тюркских языках означает «правитель», «владыка» и часто добавлялась к имени для придания значимости. Таким образом, Жимлихан — составное имя, вероятно, с уважительным компонентом.

Наиболее вероятная версия — фамилия имеет кавказское происхождение, возможно, кумыкское или чеченское. В этих культурах имя «Жимлихан» могло возникнуть как народная форма, где «Жимли» — местный вариант арабского или персидского имени (например, Джамал — «красивый»). Подтверждений тому, что «Жимли» — самостоятельное слово в каком-либо языке, нет; скорее всего, это фонетическая адаптация.

Суффикс -ова указывает на женскую форму фамилии, но по правилам русской грамматики носительница — Жимлиханова, а мужчина — Жимлиханов. Такая модель образования типична для фамилий, которые закрепились в XIX–XX веках у народов Северного Кавказа при взаимодействии с русской администрацией и документацией.

Географически фамилия привязана к регионам, где распространены кумыкские и чеченские фамилии с компонентом «хан»: Дагестан, Чечня, Ингушетия. Встречается она редко, что говорит о её локальном характере — возможно, родословная одной семьи или небольшой общины. Альтернативные версии (например, от калмыцкого или монгольского «жим» — «мера») маловероятны, так как не объясняют второй части имени.

Прямых упоминаний в ономастических словарях нет, что неудивительно для малочисленной фамилии. Её разбор — это работа с гипотезами, где самое надёжное — указать на тюрко-кавказскую модель образования и предположить, что предок носителя был уважаемым человеком, которого окружающие называли «ханом» в переносном или буквальном смысле.