Фамилия Алимамедовы образована от составного арабского имени Алимамед, где первая часть «али» означает «высокообразованный, обладающий большими знаниями», а вторая — «мамед» — народная производная форма имени Мухаммад («восхваляемый, прославляемый»). Таким образом, имя-основа буквально переводится как «учёный, подобный Мухаммаду» или «прославленный знанием». В отличие от большинства русских фамилий на -ов, которые образуются от крестильных имён или прозвищ, Алимамедовы ведут родословную от тюркских носителей — выходцев из Золотой Орды, печенегов или половцев. Корни фамилии уходят в XV–XVII века, когда в русскую дворянскую среду активно проникали инонациональные основы: многие нетитулованные дворяне Российской империи имели восточное происхождение и приносили с собой арабскую и тюркскую ономастику.

Словообразовательная модель здесь — классический русский патроним на -ов, приращённый к восточному имени. Суффикс указывает на принадлежность к роду: Алимамедовы — потомки человека по имени Алимамед. В отличие от фамилий с корнем «Мамед» (Мамедов, Мамедбеков), вариант с приставкой «Али-» встречается реже и подчёркивает не просто имя, а качественную характеристику родоначальника — его учёность или религиозный авторитет. Фамилия не получила широкого распространения за пределами регионов с традиционно мусульманским населением: основная масса носителей сосредоточена в Азербайджане, Дагестане и среди тюркоязычных общин Поволжья. Интересная деталь: в дореволюционных метрических книгах фамилию иногда записывали через дефис — Али-Мамедов, что точнее передавало структуру исходного арабского имени. Сегодня написание слитное, но в некоторых семьях сохраняется вариант с удвоенной «м» — Алимаммедовы, что связано с фонетическим удлинением согласного в тюркских говорах.