Фамилия Кельмухамбетова — яркий пример восточной модели именования, которая закрепилась в русской письменности. В её основе лежит сложное арабское мужское имя Кельмухамбет (варианты: Калимухаммед, Кельмухаммет). Оно образовано слиянием двух компонентов: «Кельм» (от арабского «калим» — слово, речь, а также одно из имён пророка Мусы — Калимулла, «говорящий с Богом») и «Мухамбет» (народная форма имени Мухаммед, «восхваляемый», «достохвальный»). Таким образом, имя Кельмухамбет можно истолковать как «Слово Мухаммеда» или «Речь Пророка». Фамилия, следовательно, буквально означает «потомок Кельмухамбета».

Суффикс -ова указывает на принадлежность к роду (чьи? — Кельмухамбетовы). Это типичный для русской грамматики способ адаптации нерусских фамилий: к основе тюркского или арабского имени добавили славянский показатель женского рода. В мужском варианте фамилия звучит как Кельмухамбетов.

Географически фамилия почти наверняка происходит из среды казахского или ногайского населения, где имя Мухаммед в форме «Мамбет» или «Мухамбет» чрезвычайно распространено. Сложносоставные имена с первым компонентом «Калим-» (речь, слово) также типичны для мусульманской ономастики Поволжья, Приуралья и Казахстана. Встречается она и у башкир, и у татар, но именно казахская огласовка «Кель-» (вместо «Калим-») указывает на тюркскую фонетическую адаптацию арабского заимствования.

Интересная деталь: в дореволюционных документах и метрических книгах фамилию могли записывать по-разному — через «а» (Калимухамбетова) или с удвоенной «м» (Кельмухамметова). Современное написание «Кельмухамбетова» — результат унификации, когда русская передача закрепилась в паспортах и ЗАГСах. Носители этой фамилии — потомки людей, носивших, вероятно, почитаемое в исламе имя, и их предки могли быть как духовными лицами (муллами, учителями), так и простыми скотоводами или воинами, для которых имя, данное при рождении, было главным родовым знаком.