Фамилия Амонуллоев — редкий для русской ономастики случай, когда фамилия образована не от славянского корня, а от арабского имени через таджикское или узбекское посредничество. Её основа — личное мужское имя Амонулло (варианты: Амонулла, Аманулла), которое переводится с арабского как «безопасность от Аллаха» или «верный Аллаху». Имя сложное: «амон» (араб. аман — безопасность, покровительство) + «улло» (араб. Аллах). В исламской традиции такие имена давали с пожеланием, чтобы ребёнок находился под защитой Всевышнего.

Суффикс -ев указывает на русскую модель оформления фамилий, типичную для народов Средней Азии и Кавказа, чьи фамилии в советское время русифицировали через добавление окончаний -ов/-ев. В данном случае к основе Амонулло прибавили -ев, а не -ов, потому что в русском языке после мягкого «л» (в позиции перед «е») пишется «е». Если бы имя заканчивалось на твёрдый согласный, был бы суффикс -ов. Фактически, Амонуллоев — это «сын Амонулло» или «потомок Амонулло».

Географически фамилия почти целиком привязана к Таджикистану и Узбекистану, реже встречается среди таджикских и узбекских диаспор в России. В исторических документах Российской империи и раннего СССР такие фамилии не фиксировались — массово они появились только в 1930–1950-х годах, когда началась паспортизация населения Средней Азии. До этого люди пользовались отчествами по отцу (Амонуллоевич) или родовыми прозвищами.

Словообразовательно фамилия стоит в ряду однокоренных: Амонуллаев (с окончанием -аев), Амануллаев, Аманходжаев. Разница в написании — «Амон» или «Аман» — результат диалектных различий в произношении арабской буквы «айн» и местных фонетических норм. Версия с «о» (Амонуллоев) характерна для северных говоров таджикского языка, где краткий звук ближе к «о», а с «а» — для литературного таджикского и узбекского.

В русском языке фамилия склоняется как обычное притяжательное прилагательное: Амонуллоева, Амонуллоеву, Амонуллоевым. Ударение, скорее всего, падает на последний слог — Амонулло́ев, хотя в бытовой речи носителей возможны варианты. Сведений о дворянском происхождении или принадлежности к какому-либо сословию нет — фамилия сугубо народная, отражающая личное имя отца, а не социальный статус.