Фамилия Ильмухаметова — женская форма мужской фамилии Ильмухаметов, но её смысл и происхождение разбираются одинаково для обоих вариантов. Это типичная татарская или башкирская фамилия, образованная от арабского имени с исламским корнем. Основа — Ильмухамет (или Ильмухаммет), что в переводе с арабского означает «наука Мухаммеда» или «знание пророка» (ильм — знание, наука + Мухаммед — имя пророка). Такое имя давали мальчикам в религиозных семьях, желая подчеркнуть связь с исламским образованием и уважением к пророку.

Фамилия построена по простой и распространённой модели: к основе Ильмухамет добавляется патронимический суффикс -ов (в мужском варианте) и окончание -а для женского рода. Суффикс -ов здесь указывает на принадлежность: «сын Ильмухамета». Это стандартный способ образования фамилий у тюркских народов Поволжья и Приуралья, особенно у татар и башкир, которые в XIX—XX веках массово переходили к русским по форме фамилиям, сохраняя при этом исконные имена.

Географически фамилия Ильмухаметова чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — регионах с компактным проживанием татар и башкир. Реже её можно встретить в других частях России, куда люди переезжали в советское время. Поскольку имя Ильмухамет было довольно популярным среди мусульманского духовенства и зажиточных крестьян, предки носителей фамилии могли быть муллами, учителями при мечетях или просто верующими людьми, ценившими религиозное образование.

Интересная деталь: в отличие от многих русских фамилий, где основа — мирское прозвище или профессия, Ильмухаметова прямо отсылает к исламской учёности. Это не просто «сын Мухаммеда», а именно «сын знания Мухаммеда», что выделяет её среди однокоренных фамилий вроде Мухаметова или Мухамадеева. Варианты написания — Ильмухаметов, Ильмухамметова — встречаются реже, но все они указывают на одно и то же арабское происхождение.