Фамилия Хаматвалеева — яркий образец татарской (шире — тюрко-мусульманской) антропонимии, где личное имя отца превратилось в родовое прозвище. Её основа — составное имя Хаматвалей, которое, в свою очередь, восходит к арабским корням. Первая часть «Хамат» — это искажённое «Хаммат» (от араб. «хамид» — «восхваляемый», «прославляемый»), одна из форм имени Махмуд или Ахмад. Вторая часть «Вали» (араб. «вали» — «святой», «близкий к Аллаху», «покровитель»). Таким образом, Хаматвалей — это сложносоставное имя, которое можно перевести как «восхваляющий святого» или «прославленный покровитель». Такие двусоставные имена (Абдулвалей, Галимвалей, Шайхулвалей) были типичны для татарской традиции, особенно в среде служилых татар и мусульманского духовенства, где ценились имена, содержащие религиозные эпитеты.

Суффикс «-ов» (в женском варианте «-ова», здесь — «-ева») — это русский патронимический формант, который закрепился в фамилиях поволжских татар после вхождения региона в состав Российского государства. В отличие от исконно татарских окончаний «-ов/ев» не было, их принесли русские писцы при переписях населения. Поэтому фамилия Хаматвалеева — это буквально «дочь Хаматвалея» (для мужчины было бы Хаматвалеев). Такая модель образования — личное имя + русский суффикс — самая распространённая для татарских фамилий, полученных в XVIII–XIX веках.

Географически фамилия Хаматвалеева (и мужской вариант Хаматвалеев) типична для Татарстана, Башкортостана, а также для татарских и башкирских общин Оренбургской, Челябинской и Самарской областей. Встречаются варианты написания с одной «м» (Хаматвалеев) или с буквой «а» в конце первой части (Хаматвалеев), что отражает особенности местного произношения и записи в метрических книгах. Любопытно, что в некоторых документах XIX века можно найти форму «Хаматвалиев» — с сохранением исходного арабского окончания «-и», которое позже редуцировалось в русском склонении.

Социальный портрет предка-носителя этой фамилии — скорее всего, человек из крестьянской или торговой среды, но с обязательным указанием на религиозность: имя Хаматвалей давали в семьях, где чтили исламские традиции и стремились подчеркнуть связь с духовными ценностями. Нельзя исключать, что предок мог быть муллой или учеником медресе — такие имена часто встречаются в родословных татарских священнослужителей. Однако массовое распространение фамилии говорит о том, что она не была элитарной: к началу XX века Хаматвалеевыми стали называть обычных сельских жителей, чьи деды носили это имя.