Фамилия Гилямадинов — яркий пример того, как тюркское имя, пройдя через русскую словообразовательную модель, закрепилось в качестве наследственного именования. Её основа — арабское мужское имя Гилям ад-Дин, что переводится как «слуга религии» или «раб Веры». В исламской традиции имена с компонентом «ад-Дин» (религия, вера) очень распространены и указывают на глубокую религиозность предка.

Фамилию образовали по стандартной русской патронимической схеме: к основе добавили суффикс -ов, который указывает на принадлежность («чей?» — сын Гилямадина). Но здесь есть любопытная деталь: само имя Гилям ад-Дин в разговорной тюркской среде потеряло часть своего звучания. Полная арабская форма звучала бы как «Гилямуддин» или «Гиляметдин». В быту, особенно у татар и башкир, она сократилась до более простого «Гилямадин» (или «Гилемдин»). Именно этот сокращённый, «обрусевший» вариант лёг в основу фамилии.

Географически фамилия Гилямадинов почти наверняка указывает на волго-уральский регион. Это типичная татарская или башкирская фамилия, распространённая в Татарстане, Башкортостане, а также в соседних областях — Оренбургской, Челябинской, Самарской. Предки носителей этой фамилии, скорее всего, были крестьянами или мещанами, а само имя давалось в честь уважаемого религиозного деятеля или просто как благочестивое пожелание.

Сравнение с однокоренными фамилиями помогает увидеть вариативность. Например, фамилия Гилязев происходит от того же корня «Гиляз» (искажённое «Гиляс»), а Гилязов — от имени «Гиляз». Гилямадинов стоит особняком, так как в нём сохранилась полная конструкция «раб религии», что делает его более «говорящим» и прозрачным по смыслу, чем, скажем, фамилия Гилязов, где исходное значение имени уже стёрлось.

В написании фамилии возможны колебания: встречается вариант Гиляметдинов (с буквой «е» вместо «а»). Это не ошибка, а отражение диалектного произношения — в некоторых говорах имя произносили как «Гиляметдин». Однако вариант с «а» встречается чаще и считается литературным.