Фамилия Зимухова — женская форма от Зимухов, и её разбор стоит начать не с корня, а с необычного суффикса. В русских фамилиях редко встречается суффикс -ух-, который обычно указывает на прозвище или уменьшительно-пренебрежительную форму личного имени. В основе лежит имя или прозвище Зимуха. Это могло быть производным от имени Зима (редкое нецерковное имя, дававшееся ребёнку, родившемуся в холодное время года) или от прозвища, которое давали человеку с «холодным» характером, медлительному или, наоборот, суровому.

Суффикс -ух- в восточнославянской ономастике встречается в прозвищах вроде Гришуха (от Григорий), Петруха, но в фамилиях он закрепляется редко. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» такая модель не описана как типичная, что делает фамилию Зимухов скорее диалектной или региональной. Скорее всего, предок носителя фамилии был человеком, которого в деревне звали Зимухой — либо по имени, либо по характерной черте. Притяжательный суффикс -ов добавил значение «сын Зимухи» или «принадлежащий Зимухе».

Географически фамилия Зимухов (и Зимухова) встречается в основном в южнорусских и украинских областях, особенно в бывших казачьих землях. В реестрах запорожских казаков XVIII века есть похожие прозвища на -уха, что косвенно подтверждает возможную связь с вольными поселениями. Социальный контекст: фамилия не дворянская, не купеческая — скорее крестьянская или казачья, образованная от бытового прозвища, а не от крестильного имени.

Сравнение с однокоренными фамилиями: Зимин, Зимов, Зимовец — все они образованы от той же основы «зима», но Зимухов стоит особняком благодаря редкому суффиксу. Если Зимин — стандартная патронимическая фамилия (от Зима как имени), то Зимухов — прозвищная, с оттенком фамильярности или даже иронии, которую вкладывали в прозвище. Это придаёт фамилии неформальный, «деревенский» колорит, который не стёрся со временем.