Фамилия Зимиров чаще всего восходит к азербайджанскому женскому имени Земира (Zəmirə). В переводе с тюркских языков это имя означает «сердце» и «совесть», что отражает пожелание родителей видеть дочь доброй, честной, милосердной и справедливой. Нарекая ребенка таким именем, родные вкладывали надежду на то, что в будущем она станет заботливой матерью и хорошей женой.

С точки зрения словообразования, модель Зимиров — это классический патроним (отчество, перешедшее в фамилию) с русским суффиксом -ов. Он присоединялся к основе имени, чтобы ответить на вопрос «чей сын?» или «чей потомок?». Таким образом, Зимиров буквально означает «потомок Земиры». Подобная модель характерна для народов, долгое время живших в тесном контакте с русской культурой, особенно на Кавказе и в Закавказье.

Важно отметить, что несмотря на женское имя-основу, фамилия закрепилась за мужчинами. Это не редкость: если в семье уважали мать или бабушку по имени Земира, её имя могло стать родовым прозвищем для её детей и внуков.

Встречается и другая, менее вероятная версия: связь с древнерусским нецерковным именем Зима. В этом случае Зимиров могло образоваться от прозвища Зимир (человек, родившийся в холодное время года или обладающий «холодным» нравом) с помощью того же суффикса -ов. Однако азербайджанская этимология выглядит более убедительной, поскольку фамилия особенно распространена среди народов, говорящих на тюркских языках, а не в исконно русских регионах.

Географически фамилия Зимиров чаще всего встречается в Азербайджане, Дагестане и среди тюркоязычных общин, где имя Земира остаётся употребительным до сих пор. В русских же областях она редка и почти всегда указывает на восточные или кавказские корни предков.