Фамилия Гамалетдинов — один из ярких примеров того, как русская фамилия сохранила в себе тюркское, а точнее, татарское имя. Основа здесь — арабское мужское имя Гамалетдин (или Гаммалетдин), которое в свою очередь сложилось из двух арабских корней: «хамль» (терпение, выносливость) и «дин» (вера, религия). Таким образом, имя Гамалетдин означает «терпение веры» или «стойкость в религии». Это типично для мусульманских имён с компонентом «дин», которые подчёркивают благочестие.

Модель образования проста и прозрачна: к основе Гамалетдин добавили русский суффикс принадлежности -ов, который в тюркской среде часто принимал форму -ов или -ев, превращая имя отца в фамилию сына. Гамалетдинов буквально значит «сын Гамалетдина». В русской письменной традиции фамилия закрепилась в форме на -ов, хотя в татарской среде могла бы звучать как Гамалетдинов или даже Гамалтдинов (с редукцией гласных в бытовом произношении).

Географически фамилия почти наверняка восходит к волго-уральскому региону, где татары и башкиры массово получали фамилии на -ов/-ев в XIX веке в ходе переписей. Это не дворянская и не крестьянская фамилия в русском смысле — носители были либо торговцами, либо ремесленниками, либо муллами. Встречается она и у мишарей (татар-мишарей), и у казанских татар. Сейчас Гамалетдиновых немало в Татарстане, Башкортостане, а также в диаспорах Средней Азии.

Интересная деталь: в документах XIX — начала XX века фамилию могли записывать с одной «л» — Гамалетдинов, хотя в имени два «л». Это следствие того, что писцы часто не различали долгие и краткие согласные в арабских заимствованиях, а произношение в татарском языке смягчало или редуцировало звуки. Так что вариант с одной «л» не ошибка, а историческая норма бытования.