Фамилия Гайнудинова — женская форма, мужской вариант — Гайнудинов. В основе лежит арабское мужское имя Гайнуддин (также передаётся как Гайнутдин, Гайнудин). Оно составное: «гайн» (араб. «глаз», «источник», «родник») и «ддин» («вера», «религия»). В сумме имя означает «источник веры» или «глаз религии» — образное обозначение человека, который хранит и оберегает веру. Имя популярно у мусульманских народов, особенно у татар и башкир.

Словообразовательная модель типична для тюрко-татарских фамилий, русифицированных через суффикс -ов/-ев. Имя Гайнуддин превратилось в фамилию Гайнудинов, а затем — в женскую форму Гайнудинова. Суффикс -ин, который иногда путают с -ов, здесь не используется: основа кончается на твёрдый согласный, поэтому добавляется -ов. Это отличает фамилию, например, от Гайнуллин (где основа на мягкий согласный).

Географически фамилия Гайнудинова встречается прежде всего в Татарстане, Башкортостане, а также в регионах с компактным проживанием татар — Оренбургской, Ульяновской, Самарской областях. Встречается и у башкир, и у кавказских народов (например, у кумыков), но там чаще встречается форма Гайнутдинов, с более полным произношением имени.

Исторически предки носителей фамилии — скорее всего, муллы, учителя медресе или просто глубоко верующие люди, так как имя Гайнуддин давали с явным религиозным подтекстом. В сословном плане фамилия не указывает на дворянство или крестьянство: среди татарских фамилий XVIII–XIX веков Гайнудиновы могли быть как из духовенства, так и из торговцев или крестьян, принявших фамилию по отцу.

Интересная деталь: в дореволюционных записях фамилию могли записывать и как Гайнутдинов, и как Гайнудинов — это зависело от грамотности писаря и местного произношения. В советских паспортах форма закрепилась чаще в сокращённом варианте. Поэтому Гайнудинова — не ошибка, а один из вариантов бытования того же имени.