Фамилия Хамсутдинов — яркий пример того, как русская фамильная модель наложилась на имя из арабо-мусульманской традиции. В основе лежит личное имя Хамсутдин, которое состоит из двух корней: «хамс» (по-арабски «пять») и «дин» («вера, религия»). В буквальном смысле имя означает «пять вер» или «пятерик веры», но это не указание на многобожие. Скорее всего, здесь отсылка к пяти столпам ислама — главным обязанностям мусульманина: исповедание веры, молитва, пост, милостыня и паломничество. Таким образом, Хамсутдин — это «тот, кто хранит пять основ веры», имя с глубоким религиозным смыслом.

Суффикс -ов превращает имя отца в фамилию. Хамсутдинов буквально значит «сын Хамсутдина». Это типичная для русской ономастики патронимическая модель, которая в XIX — начале XX века закрепилась у многих народов Поволжья и Приуралья — татар, башкир, а также у кавказских народов, оказавшихся в орбите Российской империи. Фамилия не дворянская и не крестьянская в классическом русском понимании: её носители чаще всего принадлежали к сословию государственных или удельных крестьян, а также к торгово-ремесленным слоям татарского и башкирского населения.

Особенность фамилии — её редкая основа. Если Хасанова, Хусаинова или Ахметова встречаются повсеместно, то имя Хамсутдин в антропонимиконе встречается реже. Это может указывать на то, что предок носителя был человеком набожным, возможно, муллой или учеником медресе, где такие составные имена с частицей «дин» давали как пожелание стойкости в вере. Интересно, что суффикс -утдин (как в имени Фахрутдин, Шарафутдин) в тюркских языках часто приобретал значение «гордость веры» или «слава веры», и Хамсутдин стоит в том же ряду.

По географии фамилия Хамсутдинов сегодня чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — то есть в регионах, где исторически было сильно влияние татарского и башкирского населения с мусульманской традицией именования. Встречаются варианты написания с одной «с» — Хамсутдинов, но это уже результат упрощения при записи в советских паспортных столах.