Фамилия Зимонеко — один из редких случаев, когда украинская фамилия строится по модели, характерной для белорусской и польской ономастики. В ней отчетливо выделяется суффикс -енко (в украинском варианте часто пишется через «е»), который означает «сын» или «потомок». Но перед нами не стандартное «Зимоненко» — здесь вставной элемент «о» между корнем и суффиксом. Такое «Зимонеко» могло возникнуть в результате диалектного произношения или при адаптации фамилии в русскоязычной среде, где конечное «-о» часто закреплялось в документах.

Корень фамилии — «Зимон». Скорее всего, это сокращенная форма от полного христианского имени Симеон (в народной традиции — Семён). В украинском языке имя Симеон через промежуточные формы (Симон, Зимон) дало множество фамилий: Зимоненко, Зимонько, Зимонович. Зимонеко, таким образом, означает «потомок Зимона», то есть человека, которого в быту звали уменьшительно Зимон. Вторая возможная версия — связь с прозвищем Зима, но она слабее: тогда в основе было бы «Зименко» или «Зимченко», а не «Зимон».

Географически фамилия Зимонеко привязана к западным и центральным регионам Украины, особенно к Черкасской, Винницкой и Киевской областям. Встречается она редко — в основном в сельской местности, что указывает на позднее закрепление фамилии, вероятно, в XVII–XVIII веках, когда украинские крестьяне и казаки массово получали фамилии по именам отцов. В сословном плане носители Зимонеко, скорее всего, были крестьянами или казаками — дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Особенность написания — конечное «-о» вместо ожидаемого «-а» — часто сбивает с толку. В украинском языке нормативным было бы «Зимоненко», но в документах Российской империи XIX века фамилии часто записывали на слух, и «Зимонеко» — результат такой фонетической фиксации. Если искать однокоренные фамилии, стоит обратить внимание на Зимоненко, Зимонько, а также на редкую фамилию Зимон — она могла быть исходной для всех остальных.