Фамилия Каймулдиева — женская форма, мужская — Каймулдиев. В основе лежит тюркское составное имя Каймулды, где первая часть «кай» (каз. «крепкий», «прочный» или «сильный») соединяется с «мулды» — вариантом имени Мулда, восходящего к арабскому «мулла» (духовное лицо, учитель). Буквально имя можно перевести как «крепкий мулла» или «сильный, как мулла». Вряд ли речь шла о реальном духовном звании — скорее, так могли назвать мальчика в пожелание твёрдости духа и ума, либо это было прозвище человека набожного и стойкого.

Суффикс -ев (в мужской форме) и окончание -а (в женской) — типичный для фамилий, образованных от тюркских имён в среде, перешедшей на русскую модель оформления фамилий. Такая схема массово закрепилась в XIX — начале XX века, когда казахи, татары, башкиры и другие народы получали фамилии по отцу: «Каймулды» → «сын Каймулды» → Каймулдиев. Фамилия распространена преимущественно в Казахстане, реже встречается у татар и башкир. Встречаются варианты написания с одной «л» (Каймудиева) — это может быть результатом упрощения в документах или диалектного произношения.

Фамилия Каймулдиева не относится к числу древних дворянских — её носители, скорее всего, потомки крестьян, скотоводов или сельских мулл. В советских переписях она фиксируется с середины XX века, но как родовое имя бытовала задолго до этого.