Фамилия Караметдинов — яркий пример того, как сложная восточная основа прижилась в русской фамильной модели. Её ядро — арабское имя Караметдин (или Караметдин), которое образовано из двух корней: «карамат» (чудо, благодать, щедрость) и «дин» (вера, религия). Вместе это даёт значение «чудо веры» или «благодать религии».

Фамилия сложилась по классической русской схеме: к основе добавили патронимический суффикс -ов. В тюркских языках, откуда имя пришло, притяжательный суффикс -лы/-ли мог дать форму вроде Караметдинлы, но при переходе в русскую среду фамилию переоформили по привычному образцу. То есть Караметдинов буквально значит «сын Караметдина» или «потомок Караметдина».

Географически фамилия тяготеет к регионам, где традиционно сильна примесь тюркских и мусульманских корней: Татарстан, Башкортостан, Оренбуржье, а также некоторые районы Кавказа и Средней Азии. Встречаемость в русских переписях невысока, что говорит о локальном бытовании.

Стоит упомянуть, что в исламской традиции имя Караметдин не относится к числу самых распространённых — чаще встречаются Габдулла, Миннехан или Нурулла. Поэтому носители фамилии Караметдинов, скорее всего, происходят из конкретного рода, где это имя было закреплено за основателем. Второй возможный путь — что фамилия возникла от прозвища Карамет, данного человеку с особыми душевными качествами (щедрого, «чудного»), а уже к нему приставили «-динов» для благозвучия.

Написание с буквой «е» после «р» — норма для русского языка, хотя в оригинале имя может звучать как Караматдин. Такая замена — обычная адаптация арабского долгого «а» под русскую фонетику.