Фамилия Каамлитдинов — редкий пример, когда исходное имя почти не изменилось при переходе в фамилию, и сразу видна её арабо-мусульманская основа. В её центре — личное имя Каамлитдин, которое образовано из двух арабских корней: «каам» (в значении «стоящий», «пребывающий», «устойчивый») и «ад-дин» (вера, религия). В сумме имя означает «стойкий в вере» или «укрепляющий религию». Такие составные имена с компонентом «дин» (религия) характерны для тюрко-мусульманской среды и часто встречаются у татар, башкир и народов Средней Азии.

Фамилия образована по стандартной для русского языка модели: к основе Каамлитдин прибавлен патронимический суффикс -ов. Это указывает на то, что предок носителя фамилии был сыном человека по имени Каамлитдин. В русской традиции записи тюркских и мусульманских имён суффикс -ов закрепился как основной, вытеснив местные окончания. Поэтому фамилия Каамлитдинов — это не переосмысление прозвища или профессии, а прямая фиксация отчества в документах, чаще всего при переписях XIX — начала XX века.

Географически фамилия тяготеет к регионам с татарским и башкирским населением: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Челябинская области. Встречается она и у некоторых народов Кавказа, но там чаще фиксируется в форме Камлитдинов или с другими суффиксами. Именно написание с двойной «а» (Каамлитдинов) — редкое: обычно в метриках и паспортах пишут «Камильтдинов» или «Камалитдинов», где первая часть имени восходит к «камаль» (совершенство). Вариант «Каамлитдинов» может быть следствием местного диалектного произношения, когда краткий гласный «а» в начале слова растягивался, или же ошибкой писаря, который записал имя на слух.

Разбор фамилии показывает, что её носители — потомки людей, чьё имя подчёркивало религиозную преданность. Это не княжеский или дворянский род, а фамилия, возникшая в среде крестьян, ремесленников или служилых мусульман, которые в XVIII–XIX веках получили официальные паспорта с русифицированными окончаниями. Других версий происхождения, например от прозвища или названия местности, для этой фамилии нет — корень слишком прозрачен и однозначно ведёт к личному имени.