Фамилия Зимена — одна из тех, где корень не лежит на поверхности. Сразу видно, что она не вписалась в массовые модели на -ов, -ин или -ский, а значит, перед нами либо очень старый вариант, либо форма, застывшая в именительном падеже единственного числа.

Самая прямая версия — отчество от прозвища или нецерковного имени Зимен. В русских говорах «зимень» (или «зимён») могли называть человека, родившегося в зимнюю пору, — по той же логике, что фамилии Зимин, Зимов, Зимняков. Суффикс -а в конце указывает на то, что перед нами не типичная русская патронимическая модель (где окончание -а характерно скорее для украинских или белорусских фамилий, например, Зименко, Зименя). В русском контексте фамилия Зимена могла возникнуть как прозвище в форме краткого прилагательного: «зимена» (то есть зимняя, холодная) — так могли прозвать женщину с суровым нравом или родившуюся в стужу. Потом прозвище перешло на потомков без изменения рода.

Менее вероятная, но не исключённая версия — связь с диалектным словом «зимень» (зимняя дорога, санный путь). В этом случае фамилия могла достаться человеку, жившему на зимнике, или тому, кто прокладывал зимние тракты. Географически фамилия редкая, встречается в основном в центральных и северо-западных областях России, что косвенно подтверждает «зимнюю» семантику.

С точки зрения словообразования, Зимена стоит в одном ряду с фамилиями, образованными без суффикса: Сухова, Белова, Кривошея. Но если те чаще происходят от качественных прилагательных, то эта — от обстоятельства или времени. Ударение, скорее всего, падает на первый слог: Зи́мена. В дореволюционных переписях такая фамилия могла записываться через «ѣ» — Зимѣна, что указывало бы на долгий звук и ещё раз подчёркивало связь с зимой.

Известных носителей фамилия не дала, но это не делает её менее интересной: она — живой след народной номенклатуры, где человека называли не по отцу и не по профессии, а по обстоятельству его появления на свет.