Фамилия Хаматгалимов — яркий пример того, как русская модель фамилии «наложилась» на мусульманское имя арабского происхождения. Её основа — Хаматгалим. Это имя образовано слиянием двух арабских корней: «Хамат» (восхваляющий, прославляющий) и «Галим» (знающий, учёный, мудрец). В сумме имя можно перевести как «восхваляющий знание» или «славящий учёного». Встречается вариант написания с одной «м» — Хаматгалимов, что связано с особенностями произношения и записи в татарской и башкирской среде.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий, возникших у тюркских народов: к имени Хаматгалим добавили русский патронимический суффикс -ов. Это указывает на то, что фамилию носили потомки человека по имени Хаматгалим. В татарской и башкирской традиции такие фамилии часто закреплялись в конце XIX — начале XX века, когда начался массовый учёт населения и переход к фамилиям по отцу.

Географически фамилия Хаматгалимов наиболее распространена в Татарстане, Башкортостане и среди татарской диаспоры в других регионах России. Встречается она и в казахской среде, но там чаще бытует форма Хаматгалиев или Хаматкалиев. В русском языке фамилия нередко подвергалась адаптации: ударение обычно падает на третий слог — Хаматга́лимов, хотя в тюркском оригинале ударным был бы последний слог.

Стоит отметить, что имя Хаматгалим — редкое даже для своего времени. Оно не входило в число самых популярных мусульманских имён, таких как Мухаммад или Ахмад. Поэтому фамилия Хаматгалимов — скорее «штучный» случай, указывающий на конкретную родословную линию, а не на массовое прозвище. Предки носителя этой фамилии, скорее всего, были людьми грамотными или уважаемыми за знания — ведь имя прямо указывает на ценность мудрости и учёности.