Фамилия Зимова чаще всего отталкивается не от абстрактного времени года, а от конкретного мирского имени Зима. В древнерусской традиции такие имена давали ребёнку в честь времени его рождения, и это имя могло закрепиться за родом. Согласно этой версии, имя Зима было широко распространено на Руси, и от него пошли Зимовы. Другая гипотеза связывает фамилию напрямую с обстоятельствами рождения младенца, появившегося на свет в зимние месяцы, но она менее убедительна: в русской ономастике прозвища по времени года обычно становились основой для фамилий через имя, а не напрямую.

Словообразовательная модель здесь простая и прозрачная: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?»), то есть Зимова — это «дочь или жена Зимы». В старину так называли не только ребёнка, но и женщину из рода, где главу семьи звали Зимой. Фамилия встречается в южных и центральных областях России, особенно в Воронежской и Ростовской областях, что может говорить о локальном бытовании имени Зима в этих краях. Встречаются и однокоренные варианты — Зимин, Зимов, Зимовский, но Зимова выделяется женским окончанием, которое закрепилось как неизменяемая форма в некоторых семьях.

Социальный контекст фамилии типичен для крестьянской среды: мирские имена давали до церковного крещения, и Зима могло быть как личным именем, так и прозвищем за холодный, сдержанный характер. Споров о происхождении почти нет — обе версии сходятся на основе «зима», разница лишь в том, считать ли её прямым прозвищем или именем. Более правдоподобной выглядит версия с мирским именем: она объясняет, почему фамилия образовалась именно через суффикс -ов, а не через прилагательное.