Фамилия Ажмухаметова — один из тех редких случаев, когда словообразование сразу указывает на женский род. Это женская форма фамилии Ажмухаметов, поэтому разбирать её происхождение логичнее с мужского варианта.

В основе лежит сложное арабско-тюркское имя Ажмухамет. Первая часть «аж» (или «адж») — это искажённое арабское «хадж», то есть паломник, совершивший хадж в Мекку. Вторая часть — «Мухамет», арабизированная форма имени пророка Мухаммеда, которое означает «восхваляемый». Вместе имя переводится как «паломник Мухаммеда» или «тот, кто совершил хадж во имя Мухаммеда». В тюркской среде, особенно у татар и башкир, такие имена были распространены: они подчёркивали религиозную принадлежность и уважение к исламу.

Суффикс «-ов» в фамилии Ажмухаметов — типичный русский патронимический суффикс, означающий «сын такого-то». То есть Ажмухаметов буквально значит «сын Ажмухамета». Фамилия закрепилась среди татар, башкир и других тюркоязычных народов России, у которых в XIX–XX веках происходила русификация имён и фамилий. В татарской среде часто встречается вариант без суффикса — просто Ажмухамет, но именно форма на «-ов» стала официальной.

Географически фамилия Ажмухаметова чаще всего встречается в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях. Предки носителей фамилии, скорее всего, были крестьянами или мещанами, но имя-основа указывает на то, что в роду был человек, совершивший хадж — почётное и дорогое предприятие для мусульманина. Такое имя давали либо самому паломнику, либо его сыну в память о событии.

Ошибочно связывать фамилию с каким-либо ремеслом или прозвищем: её корень чисто именной, религиозно-почётный. Встречающиеся в интернете версии о тюркском слове «аж» (ярость, гнев) маловероятны — они не объясняют вторую часть «мухамет», которая здесь явно указывает на имя пророка.