Фамилия Зимницына — женская форма мужской фамилии Зимницын, а та, в свою очередь, образована от прозвища или мирского имени Зимница. В русской ономастике суффикс -ин указывает на принадлежность: Зимницын буквально означал «сын Зимницы» или «человек из семьи Зимницы».

Самое прямое объяснение основы — слово «зимница». В говорах так называли зимнюю дорогу, санный путь, а также зимнее жилье, холодную избу или клеть для хранения припасов в холода. В некоторых регионах «зимницей» могли назвать и женщину, родившуюся зимой, или человека с холодным, суровым нравом. Таким образом, прозвище Зимница мог получить либо тот, кто жил у зимней дороги, либо владелец холодного строения, либо человек, родившийся в зимнюю пору.

Менее распространенная, но возможная версия отсылает к гидрониму: в России встречаются реки с названием Зимница (например, в бассейне Днепра). В таком случае фамилия могла возникнуть у выходца с берегов этой реки. Однако для фамилии Зимницына эта гипотеза менее вероятна, так как типичные топонимические фамилии чаще образуются с суффиксом -ский (Зимницкий).

Географически фамилия Зимницына встречается в центральных и северных областях России, особенно в Вологодской, Архангельской и Кировской областях, где зимние дороги и холодные постройки были частью повседневного быта. Встречаются также варианты написания с одной «н» — Зимицына, но это, скорее, результат описки или местного произношения.

Социальный состав носителей фамилии в XIX веке был преимущественно крестьянским и мещанским. Фамилия не принадлежала к дворянским родам, поэтому в родословных книгах ее почти нет. Искать предков Зимницыных стоит в церковных метриках и ревизских сказках северных губерний.