Фамилия Зимовая — редкий случай, когда женская форма закрепилась в качестве основной и единственной. В русской традиции фамилии на -ая почти всегда указывают на принадлежность к роду: Зимовая — это «жена или дочь Зимового». Но сам «Зимовой» в документах почти не встречается, что делает эту фамилию своеобразным исключением, застывшим в женском роде.

Корень здесь прозрачен — «зим-». Прозвище Зимой или Зимним на Руси могли дать по разным причинам. Самая прямая — человек, родившийся в холодное время года, особенно в суровую зиму. Но есть и другая, ремесленная версия: «зимовать» означало проводить зиму в определённом месте, часто на промысле. В северных и сибирских говорах «зимовщиками» называли людей, остававшихся на зимовку в тайге или на промыслах — охотников, рыбаков, солеваров. Предок Зимовой мог быть таким «зимовщиком», чьё занятие перешло в родовое имя.

Суффикс -ов- типичен для русских фамилий, образованных от прозвищ или имён. Но здесь он присоединён к основе «Зим-», а окончание -ая указывает на притяжательную форму женского рода. Скорее всего, в какой-то момент фамилию записали именно в таком виде — за женой или вдовой, и она закрепилась за всеми потомками, независимо от пола. Такое случалось в крестьянской среде, где фамилии часто были нестрогими и фиксировались «на слух».

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским регионам, где окончание -ая в фамилиях встречается чаще, чем на севере. Встречается она и у казаков — в среде донских и кубанских казаков женские формы фамилий иногда становились основными, если род вёл начало от женщины-казачки или если мужчина погибал, оставляя фамилию вдове.

Однокоренные фамилии — Зимин, Зимов, Зимовец, Зимовский — встречаются гораздо чаще. Зимовая стоит особняком: она не даёт однозначного ответа, был ли предок зимним человеком по времени рождения или по роду занятий, но точно указывает на то, что в истории рода была женщина, чьё имя или положение закрепили эту форму за всей семьёй.