Фамилия Гильмалетдинов — наглядный пример того, как арабское имя, пройдя через тюркскую языковую среду, превратилось в русскую фамилию. Её основа — сложное арабо-мусульманское имя Гильмалетдин (встречаются варианты Гильметдин, Гельметдин). Оно состоит из двух корней: «гильм» (знание, наука) и «дин» (вера, религия). В сумме получается «знание веры» или «учёный в делах религии». Так могли назвать мальчика в семье, где ценили образованность, или в надежде, что он станет богословом.

Словообразовательная модель здесь типичная для тюркских фамилий, вошедших в русский обиход. К основе Гильмалетдин добавили русский патронимический суффикс -ов. Но в отличие от фамилий вроде Иванов (где суффикс присоединён к полному имени напрямую), здесь сработала промежуточная тюркская форма: Гильмалетдинов буквально означает «сын Гильмалетдина». Суффикс -ин в этой фамилии не появился, потому что основа оканчивается на твёрдый согласный — по правилам русской грамматики для таких случаев нужен именно -ов.

Географически фамилия крепко привязана к Волго-Уральскому региону и Зауралью. Она почти всегда указывает на татарское или башкирское происхождение. Среди русских, украинцев или других славянских народов эта фамилия практически не встречается. В дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках Оренбургской, Казанской, Уфимской губерний можно найти множество носителей — в основном из сословия государственных крестьян, тептярей и мещан.

Интересная деталь: несмотря на религиозную окраску имени, не все предки носителей этой фамилии были муллами или учёными. Имя могло стать фамильным прозвищем для человека, который просто выделялся грамотностью или любил читать религиозные книги. В крестьянской среде, где большинство было неграмотно, знание арабской письменности и основ ислама уже считалось особым умением.

Написание фамилии устойчивое: через «и» в первом слоге (Гильмалетдинов, а не Гельмалетдинов). Встречающийся изредка вариант Гильметдинов — это результат стяжения гласных в устной речи, но в документах закрепилась именно полная форма.