Фамилия Зимушкина образована от прозвища Зимушка. В русской ономастике суффикс -к- (в сочетании с -ин-) указывает на то, что прозвище носило ласкательный или уменьшительный оттенок. Исходное слово — «зима», но Зимушкой в крестьянской среде называли не просто по времени года. Чаще всего так могли прозвать ребёнка, родившегося в холодное время, поздней осенью или зимой. В русских говорах слово «зимушка» закрепилось и как ласковое обращение к человеку, который стойко переносит мороз, не кутается, ходит в лёгкой одежде — «морозоустойчивый», «закалённый».

Географически фамилия Зимушкин (а её женская форма — Зимушкина) встречается преимущественно в центральных и северных областях России: в Вологодской, Архангельской, Костромской, а также в Поволжье. Это согласуется с версией о прозвище по климатической особенности — в этих регионах зимы долгие и суровые, так что «зимушка» было бы метким прозвищем для человека, который не боится стужи или родился в самый холодный месяц.

Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: Зимушкина буквально значит «дочь (или жена) Зимушки». Мужская форма — Зимушкин — строится по той же модели. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые чаще образовывались от полных имён или профессий, -ин характерен для прозвищ, оканчивающихся на -а/-я, и для имён на мягкий согласный. Поэтому Зимушкин — типичная «прозвищная» фамилия, не связанная с ремеслом или сословным статусом.

Встречается и редкий вариант написания — Зимошкин, с корнем «зимошк-», что в диалектах означало «зимний», «относящийся к зиме». Но Зимушкин — более распространённая форма, и её основа прямо отсылает к ласкательному имени-прозвищу. Фамилия не имеет отношения к фамилии Зимин (от имени Зима) — там другая словообразовательная модель и, вероятно, другой круг носителей.