Фамилия Зимцевы — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает все прочие версии. Суффикс -ев указывает на отчество или прозвище, а корень «Зимц-» с большой долей вероятности отсылает к названию населённого пункта. В России известно несколько деревень с названием Зимцы, Зимнее или Зимняя Старица, особенно в северных и центральных областях. Человек, переехавший из такого места, получал прозвище «Зимец» — житель Зимцов. От него и пошла фамилия: «чей сын?» — Зимцев, а в форме множественного числа — Зимцевы, то есть род из той местности.

Менее вероятна, но возможна связь с личным именем Зима. В древнерусском календаре такого имени нет, но в быту Зимой могли называть ребёнка, родившегося в холодное время года, или человека с «холодным», суровым характером. Однако от имени Зима естественнее образовалась бы фамилия Зимин, а не Зимцев. Суффикс -ец в основе «Зим-» как раз типичен для топонимических прозвищ: «он из Зимцов» — Зимец.

С точки зрения словообразовательной модели, фамилия Зимцевы стоит в ряду таких же «географических» фамилий, как Тамбовцевы, Ростовцевы, Казанцевы. Все они образованы через суффикс -ец, который указывал на выходца из определённой местности. В документах XVIII–XIX веков носители фамилии встречаются преимущественно в Тверской, Ярославской и Вологодской губерниях — именно там расположены старые деревни с корнем «Зим-». Это подтверждает версию о том, что предки Зимцевых были крестьянами или посадскими людьми, переселившимися из одного села в другое и получившими фамилию по прежнему месту жительства.

В написании фамилии нет вариантов: только Зимцевы, с буквой «ц» в корне. Ударение, скорее всего, падает на первый слог — Зи́мцевы, хотя в говорах могло смещаться. Фамилия не относится к числу дворянских или купеческих, в родословных книгах не значится, что типично для поздних крестьянских фамилий, окончательно закрепившихся после отмены крепостного права.