Фамилия Джамалтдинова — женская форма от мужской Джамалтдинов, которая образована по тюрко-персидской модели сложения имени с религиозным компонентом. Основа здесь — арабское имя Джамал ад-Дин (Jamāl ad-Dīn), что переводится как «красота веры» или «совершенство религии». Первая часть, «джамал», означает красоту, изящество; вторая, «дин» — веру, религию. В мусульманском мире такие имена (с частицей «ад-дин») давали в честь благочестия, часто в среде духовенства или знати. Фамилия закрепилась у народов Поволжья и Приуралья, особенно среди татар и башкир, где исламские имена адаптировались к местной ономастике.

Русский суффикс -ов (в женском варианте -ова) указывает на принадлежность: буквально «из рода Джамалтдина». Такая модель — самая распространённая для фамилий на территории бывшей Российской империи у народов, принявших православие или долго живших в русскоязычной среде. У татар-мусульман фамилии на -ов/-ев стали массово записывать после переписи 1897 года и в советское время, когда паспортная система требовала единого стандарта. До этого носители могли обходиться личным именем и отчеством по отцу (например, Джамалтдин улы — «сын Джамалтдина»).

Географически фамилия чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Встречаются варианты написания с одной «л» (Джаматдинов) или с «и» вместо «а» (Джималтдинов) — это следы диалектного произношения или ошибок при записи в советских паспортах. В отличие, скажем, от фамилии Джамалов (от краткой формы имени), Джамалтдинова сохраняет полную трёхчастную конструкцию, что делает её более редкой и узнаваемой.

Сословно предки носителей фамилии могли быть муллами, учителями при медресе или зажиточными крестьянами-торговцами — именно в этих средах было принято давать детям составные имена с религиозным смыслом. Однако не стоит думать, что все Джамалтдиновы — потомки духовенства: к началу XX века такие имена стали популярны и у простых татар, как знак благочестия, без строгой привязки к профессии. В советское время фамилия не утратилась, хотя носители часто меняли её на более «русские» варианты при переездах в города — это объясняет относительную редкость фамилии в современных базах данных.