Фамилия Хаметвалиев — редкий пример фамилии, образованной от сложного мусульманского имени, состоящего из двух компонентов. Это так называемая «арабская конструкция», где одно имя присоединяется к другому, образуя теофорное (содержащее имя Бога) личное имя.

Разбираем имя-основу. В основе лежит мужское имя Хаметвали. Первая часть, «Хамет» (или «Хамид»), восходит к арабскому корню «хамид» — «восхваляемый», «достойный похвалы». В исламской традиции это один из эпитетов Аллаха (аль-Хамид — «Достойный хвалы»). Вторая часть — «Вали» — означает «близкий», «святой», «покровитель», а также «друг Аллаха». В мусульманской ономастике имена, начинающиеся с «Абдул-» (раб) или заканчивающиеся на «-Вали», «-Улла», часто подчёркивают религиозный смысл. Хаметвали — дословно «Восхваляемый (Аллахом) святой» или «Хвалимый покровитель», что указывает на глубокую религиозность предка, давшего такое имя сыну.

Суффикс «-ев» указывает на русскую адаптацию фамилии по модели отчества: «чей?» — Хаметвалиев, то есть сын Хаметвали. Это характерно для татарских, башкирских и ряда кавказских фамилий, где арабское имя оформилось по славянскому образцу приписки суффикса принадлежности. В отличие от чисто тюркских фамилий на «-ов», здесь сохранилась полная основа имени без усечения (сравните: Хаметов — от усечённого Хамет, а Хаметвалиев — от полного имени).

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская область, а также встречается у сибирских татар. Встречаемость низкая, что говорит о возможном происхождении от конкретного родоначальника, а не от массового прозвища. В метрических книгах XIX века подобные фамилии фиксировались у мулл, торговцев и зажиточных крестьян, так как сложное арабское имя часто давали в семьях с религиозным образованием.

Версия о том, что «Хаметвали» — это искажённое «Ахметвали» (где Ахмет — форма имени Мухаммад), маловероятна: разница в корне («хамид» против «ахмад») принципиальна для арабской лексики, и носители фамилии строго различают эти формы. Таким образом, Хаметвалиев — это фамилия-отчество от двусоставного имени, прославляющего Бога и святость, типичная для исламизированных тюркских народов России.