Фамилия Зимачева — яркий пример того, как в русской фамилии застыло древнее мирское имя. Её основа, скорее всего, — имя Зимач. В старину так могли назвать ребёнка, родившегося в холодное время года: для крестьянского быта время рождения было важной приметой, почти что частью имени. Слово «зимак» в говорах означало и детёныша животного, появившегося на свет зимой, — перенос на человека был естественным.

Но есть и другая, более суровая версия. Существовало славянское языческое имя Зима со значением «суровый, беспощадный». В Поволжье, например, предания хранят память об атамане Зиме — одном из сподвижников Степана Разина, который после поражения ушёл с семью товарищами в глухие места и основал там поселение. Прозвище Зима действительно встречается в исторических документах: у С. Б. Веселовского записаны крестьянин Михаил Зима (1651 год), московский стрелецкий голова Зима Волков (1665 год) и донской казак Вотаг по прозвищу Зима (1684 год).

Суффикс «-ев» в фамилии указывает на принадлежность: Зимачев — сын Зимача. Форма Зимачева — женский вариант той же фамилии. Таким образом, фамилия образована не от крестильного имени, а от мирского, которое защищало или характеризовало человека. В этом её ценность для историка: она хранит память о дохристианских именах и народной традиции называть людей по природным приметам.