Фамилия Зимовцев образована по редкой, но показательной модели. В ней соединились два суффикса: -ов-, указывающий на принадлежность (чей?), и -ец-, который в русских фамилиях часто выделял человека по месту жительства или роду занятий. Если убрать суффиксы, остаётся основа «зимов». Сама фамилия звучит так, будто её носитель — «зимовец», то есть человек, имеющий отношение к зимовке.

Вероятнее всего, прозвище Зимовец получил тот, кто зимовал вдали от постоянного жилья: пастух, оставшийся с отарами в степи, охотник, промышлявший в тайге, или ямщик, державший зимнюю переправу. В северных и сибирских говорах «зимовьем» называли временное жильё, охотничью избушку или станцию на зимнем тракте. Соответственно, Зимовцем могли прозвать человека, который жил или работал в таком месте. Модель «прозвище + -ец» характерна для фамилий, возникших в среде крестьян и казаков, где ремесло или место службы легко становились родовым именем.

Есть и вторая, более прозаичная версия. В некоторых областях «зимовцем» называли крестьянина, который не имел летнего выпаса и кормил скотину только зимой, то есть человека с очень скудным хозяйством. В этом случае фамилия Зимовцев могла закрепиться за бедным родом, у которого не было «летнего» достатка. Однако первая версия — с зимовьем как жильём или промыслом — выглядит убедительнее, потому что такие прозвища были распространены шире и легче становились фамилиями при переписях.

С точки зрения географии, фамилия Зимовцев тяготеет к югу России, особенно к казачьим областям (Дон, Кубань) и к Поволжью. В этих местах слово «зимовье» было в ходу, а модель на -овцев встречается среди донских и волжских фамилий. Встречается она и на Урале, но реже. В центральных и северных губерниях, где преобладали фамилии на -ов и -ин, такая форма — редкость.

В словарях русских фамилий (например, в работах Б. Унбегауна) модель на -овцев не выделяется как отдельный тип, но она хорошо вписывается в группу «патронимических фамилий от прозвищ с суффиксом -ец». По сути, Зимовцев — это «сын Зимовца», где Зимовец — прозвище отца. Фамилия сохранила архаичную форму, которая сейчас воспринимается как редкая и даже книжная, хотя в основе её лежит бытовая, суровая реальность — жизнь на отшибе, в зимнем лесу или степи.