Фамилия Зимлиханова — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. Если разбить её на части, на ум приходят два главных корня: «зимл-» и «хан-». Первый явно перекликается со словом «земля», второй — с титулом «хан». Но связывать их напрямую и делать вывод, что фамилия означает «земляной хан», было бы ошибкой. Скорее всего, перед нами сложная фамилия тюркского происхождения, где «хан» — не титул, а часть личного имени.

В тюркских языках (особенно в кавказских и поволжских) компонент «хан» в именах не всегда указывал на принадлежность к правящей династии. Часто это был пожелательный элемент, означающий «властитель», «господин» или просто усилительная частица для имени. Имя Зимлихан (или Землихан) могло быть образовано от основы «зимли» — искажённого или диалектного варианта арабского имени Зималиддин (Зимали) или же от тюркского корня со значением «верный», «преданный». Вторая версия связывает «зимли» с арабским «зимль» — «тень», «защита», то есть имя могло означать «находящийся под защитой хана».

Фамилия образована по русской модели: к основе Зимлихан добавлен патронимический суффикс -ов, а затем женское окончание -а. Это типичная схема для фамилий, которые получили распространение у народов Северного Кавказа, Поволжья и Закавказья в XIX–XX веках, когда русская администрация фиксировала имена местных жителей по отчеству. Носительница фамилии Зимлиханова, скорее всего, происходит из семьи, где предок носил имя Зимлихан — человека, чьё имя подчёркивало верность, преданность или покровительство.

Географически фамилия встречается в основном у кумыков, чеченцев, ингушей и народов Дагестана. Встречаемость крайне низкая, что говорит о локальном происхождении — возможно, от конкретного родоначальника в одном из аулов. Вариант написания «Зимлиханова» (через «и») может указывать на местные диалектные особенности произношения, где звук «е» редуцируется или переходит в «и».