Фамилия Дильмухаметова — женская форма, образованная от мужской фамилии Дильмухаметов. Её основа — составное мусульманское имя Дильмухаммет. Первая часть восходит к персидскому «диль» (душа, сердце, ум), вторая — к имени Мухаммет, то есть «прославляемый». Имя Мухаммет давали в честь пророка и основателя ислама Мухаммеда (в старой русской передаче — Магомета). Таким образом, дословно Дильмухаметова означает «душа, ум пророка Мухаммета».

Формант «-ова» указывает на принадлежность к роду: «дочь или жена Дильмухамета». Такая модель типична для русских фамилий, усвоенных тюркскими и мусульманскими народами в процессе делопроизводства Российской империи. Фамилия распространена среди башкир и татар, особенно в Башкортостане и Татарстане. Встречается также у казахов.

Процесс закрепления фамилий у этих народов шёл неравномерно и растянулся на конец XIX — первую треть XX века. Поэтому точное место и время возникновения конкретной ветви Дильмухаметовых можно установить только по генеалогическим записям — метрическим книгам, ревизским сказкам или похозяйственным книгам советского периода.

Обратите внимание на ударение: в русском произношении оно обычно падает на третий слог — Дильмухаме́това.