Фамилия Ажмухамбетова — вариант женской формы от мужской фамилии Ажмухамбетов. В её основе лежит сложное арабо-тюркское имя Ажмухамбет, которое состоит из двух частей. Первая часть «аж» восходит к арабскому «хадж» (почетный титул мусульманина, совершившего паломничество в Мекку), в тюркских языках звучащему как «ажы» или «аж». Вторая часть — «мухамбет» — тюркская огласовка имени пророка Мухаммеда. Таким образом, имя Ажмухамбет буквально означает «хаджи Мухаммед» — то есть человек, носящий имя пророка и при этом удостоившийся хаджа. В русской передаче фамилия закрепилась с суффиксом -ов, типичным для фамилий народов Северного Кавказа и Поволжья, вошедших в состав Российской империи.

Фамилия характерна для казахов, а также для некоторых тюркских народов Кавказа (ногайцы, кумыки). Она не древняя в привычном понимании — массово такие фамилии оформлялись в XIX — начале XX века, когда у кочевых народов стали вводить русские паспортные стандарты. До этого люди обходились личным именем с указанием отца или рода.

С точки зрения словообразования фамилия прозрачна: к полному имени Ажмухамбет прибавили патронимический суффикс -ов (чьи? — Ажмухамбетовы). Встречаются варианты написания Ажмухаметов, Ажмухамбетов — они связаны с разной передачей тюркского звука «х» и редукцией гласных. В казахской кириллице фамилия выглядит как Әжмұхамбетов.

Носительница фамилии Ажмухамбетова — потомок человека, которого в сообществе знали как Ажмухамбета. Скорее всего, её предок был уважаемым человеком: совершил хадж и носил имя пророка. В тюркской среде такие имена часто давали в знак глубокой религиозности семьи. Географически фамилия распространена в Западном Казахстане (Атырауская, Мангистауская области), а также среди казахских диаспор в России (Астраханская область, Ставрополье).