Фамилия Гисматуллин образована от арабского имени Гисматулла. Это имя составное: основа «Гисмат» означает «безгрешность, чистота» или «творящий добро», а компонент «Улла» — «Аллах». Вместе имя переводится как «безгрешный слуга Аллаха» или «чистота Аллаха». Давая такое имя, родители желали сыну праведной жизни и выражали надежду, что он станет достойным мусульманином, что было естественно для общества, где религия играла первостепенную роль.

Фамилия относится к распространенному типу древних восточных фамилий, уходящих корнями в XV–XVII века. Своим появлением она обязана тюркским народам — выходцам из Золотой Орды, печенегам или половцам. Проникновению таких основ в русские фамилии способствовал исторический факт: многие дворяне в России были нерусского происхождения, и инонациональные имена постепенно закреплялись в фамильной традиции. Однако в случае с Гисматуллиными речь идет не о дворянстве, а о широком бытовании среди татарского и башкирского населения.

Словообразовательная модель типична для тюркских фамилий: суффикс -ин (вариант -ов/-ев) присоединяется к арабскому имени, превращая его в фамилию, отвечающую на вопрос «чей?» — то есть потомок Гисматуллы. Встречаются варианты написания: Гисматуллины, Гизматуллины, что связано с особенностями произношения в разных диалектах.

Географически фамилия распространена преимущественно в Татарстане, Башкортостане, а также среди татарских общин в Оренбургской, Челябинской и Тюменской областях. Встречается и у башкир, что объясняется многовековым соседством и смешанными браками.

Сведения о родословной, указывающие на восточное происхождение фамилии, подтверждаются самим именем родоначальника. Спорных версий немного: иногда имя Гисматулла ошибочно связывают с тюркским «гисмет» (судьба), но арабская этимология надежнее, так как имя — классическое теофорное (содержащее имя Бога). Таким образом, фамилия Гисматуллин — памятник не только восточной письменности, но и религиозной культуры, отразившейся в личных именах народов Поволжья.