Фамилия Зималиева — женская форма, а её мужской вариант — Зималиев. В русской традиции такие фамилии обычно указывают на отчество: Зималиев сын, Зималиева дочь. Основа здесь — некалендарное личное имя или прозвище Зималь, которое, скорее всего, образовано от тюркского корня.

Наиболее вероятная версия связывает фамилию с тюркским словом «зима» (зима, зимний) или с арабским «зималь» (зима, холод). В тюркских языках, особенно в казахском, башкирском, татарском, имя Зималь (Жималь, Зимал) могло даваться ребёнку, родившемуся зимой, или как пожелание стойкости, выносливости в холода. Встречается и вариант, где корень восходит к арабскому «зимал» — «снаряжение, поклажа», но это менее характерно для фамилий Поволжья и Урала.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: чей? — Зималиев. Это типичная модель для фамилий, образованных от имён на мягкий согласный или на -ль. Встречается фамилия преимущественно среди народов, исповедующих ислам и говорящих на тюркских языках, — татар, башкир, казахов. Регионально она чаще фиксируется в Оренбургской, Челябинской областях, в Башкортостане и Татарстане.

В русском контексте фамилия могла появиться при переписях населения, когда тюркское имя записывали на слух. Вариант написания с буквой «е» в середине (Зималиева вместо Зималиева) встречается реже, но возможен из-за аканья в говорах.

Однокоренные фамилии — Зималов, Зималев, Зималиев. Все они указывают на общего предка по имени Зималь, но различаются суффиксами (-ов, -ев), что связано с диалектными особенностями оформления отчеств.

Сословно предки Зималиевых могли быть крестьянами или мещанами, но без дополнительных генеалогических данных утверждать что-то точнее нельзя. Главное — фамилия хранит память о прозвище, данном по времени года или качеству, и это делает её характерной для ономастикона тюркских народов России.