Фамилия Ахметуллина — женская форма, производная от мужской Ахметуллин, и её разумнее начинать разбирать с мужского варианта. В основе лежит арабское теофорное имя Ахметулла, что переводится как «восхваляющий Аллаха» или «прославленный Богом». Это составное имя: «Ахмет» (вариант имени Ахмад — «наиболее хвальный», один из эпитетов пророка Мухаммеда) плюс «улла» (араб. «Аллах»). Такие имена, содержащие прямое указание на Бога, широко распространены у тюркских и кавказских народов, исповедующих ислам.

Словообразовательная модель здесь необычна и выбивается из типично русских схем. К имени Ахметулла присоединили русский патронимический суффикс -ин, который обычно крепят к основам на гласный или мягкий согласный. Ахметуллин буквально означает «сын Ахметуллы». Эта модель характерна для татарских и башкирских фамилий, которые вошли в русский обиход в XIX веке: так же образованы Габдуллин, Мустафин, Хайбуллин. В отличие от фамилий на -ов (Ахметов), форма на -уллин встречается реже и указывает на более конкретную родословную связь — не просто с человеком по имени Ахмет, а именно с носителем составного имени Ахметулла.

Географически фамилия Ахметуллина (и Ахметуллин) чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской, Челябинской и Самарской областях — регионах с компактным проживанием татар и башкир. Встречается она и среди казахов, хотя у них более распространена форма Ахметулы (без русского суффикса). Предки носительницы фамилии, скорее всего, были выходцами из крестьян или мещан: фамилии на -ин у татар и башкир закрепились в основном после переписей населения XIX века, и аристократического оттенка у них нет. В старых записях фамилию могли записывать через «е» — Ахметуллин, но это лишь фонетическая особенность произношения, не меняющая смысла.