Фамилия Камалутдинова отталкивается от мужского имени Камалутдин — варианта более распространённого Камалетдин. Оба восходят к арабскому словосочетанию, где «камал» означает «полнота, зрелость, совершенство», а «дин» — «вера, религия». Вместе имя переводится как «совершенство религии» или «полнота веры». Это типичный пример мусульманского теофорного имени, в котором восхваляется качество веры через арабский корень.

Фамилия образована по стандартной русской патронимической модели: к основе имени Камалутдин прибавили суффикс -ов, а затем родовое окончание -а, указывающее на женскую линию (дочь или жена Камалутдина). Мужской вариант — Камалутдинов. Такое оформление характерно для фамилий тюрко-мусульманских народов России, которые в XIX–XX веках фиксировались в документах по русской грамматике.

Словообразовательная модель здесь простая: имя → притяжательное прилагательное на -ов → фамилия. В отличие от фамилий на -ин (от основ на -а/-я), суффикс -ов присоединяют к основам, оканчивающимся на согласный. В данном случае основа «Камалутдин» дала «Камалутдинов».

Географически фамилия Камалутдинова чаще всего встречается среди татар и башкир, а также у народов Кавказа, где распространены арабо-мусульманские имена. Конкретное место возникновения рода можно установить только через генеалогические разыскания: записи метрических книг, ревизские сказки или переписи. Процесс закрепления фамилий у мусульманских народов шёл неравномерно — у татар, например, массово фамилии появились после реформ XIX века, у горских народов — позже.

Однокоренные фамилии — Камалетдинов, Камалов (от краткой формы имени) и Камалутдинов — различаются огласовкой и полнотой основы. Вариант Камалутдинова сохраняет архаичную полную форму имени с гласной «у» во втором слоге, что реже встречается в современных документах.