Фамилия Алтымухаммедов — редкий образец того, как тюркское числительное срослось с арабским именем, а затем получило русское паспортное окончание. В её основе лежит составное имя-оберег: «Алты» по-тюркски значит «шесть», а «Мухаммед» — имя пророка ислама. Вместе они давали значение «шестой Мухаммед» — так могли назвать мальчика, родившегося шестым по счёту в семье, шестым по дню недели или просто шестым среди тёзок-родственников. Числительные в тюрко-мусульманских именах (Бир, Уч, Алты) служили защитой от сглаза или указывали на порядковое место ребёнка.

Словообразовательная модель здесь двуслойная. Сначала сложилось имя Алтымухаммед по тюркской модели «числительное + имя». Затем, в XIX–XX веках, при переходе к паспортной системе, к нему добавили русский суффикс «-ов». Изначально носитель звался бы «Алтымухаммед оглы» (сын Алтымухаммеда), но русификация закрепила окончание «-ов», так как основа заканчивается на твёрдый согласный. Вариант с суффиксом «-ев» (Алтымухаммедев) встречается реже.

Географически фамилия привязана к зоне смешения тюркских и русских традиций: Туркменистан, Казахстан, татарские и башкирские области России. В дореволюционных источниках она почти не встречается — это говорит о позднем оформлении, не ранее середины XIX века, когда началась массовая фиксация фамилий у кочевых и полукочевых народов. По социальному происхождению носители — в основном выходцы из крестьян, ремесленников или торговцев. Дворянских родов с такой фамилией не известно: числительные в именах были простонародной чертой, элита обходилась без порядковых уточнений.

Спорных версий почти нет. Изредка ошибочно связывают «Алты» с тюркским «алтын» (золото), но это разные корни: «алтын» и «алты» не родственны, и в основе фамилии лежит именно число «шесть», а не драгоценный металл.