Фамилия Хисамеденова — женская форма от Хисамеденов, а та, в свою очередь, образована от мужского имени Хисамеден. Это составное мусульманское имя арабо-персидского происхождения, где первая часть «хисам» (араб. حِسَام) означает «меч», «клинок», а вторая — «ед-дин» (араб. اَلدِّين — «религия», «вера»). Вместе имя Хисамеден (Хисам-ад-дин) переводится как «меч веры» или «меч религии». Такие имена с компонентом «дин» (например, Нуртдин, Сайфутдин, Шамсутдин) были широко распространены в среде тюркских и кавказских народов, принявших ислам, и часто давались мальчикам как пожелание стойкости в вере.

Фамилия образована по стандартной для русского языка модели: к основе имени Хисамеден добавили патронимический суффикс -ов (в женском роде — -ова). Это типичный способ русификации тюркских и арабо-персидских имён в Российской империи, особенно в Поволжье и на Урале, где жили татары и башкиры. В отличие от многих русских фамилий, где суффикс -ов присоединялся к именам на твёрдый согласный (Иван — Иванов), здесь он наращивался на имя, которое и так оканчивалось на согласный, без изменений.

Поскольку фамилия происходит от личного имени, а не от прозвища или профессии, её носители вряд ли были связаны с каким-то одним ремеслом или сословием. Скорее всего, предок Хисамеденовых был человеком, названным в честь религиозного деятеля или просто получившим «красивое» имя с благочестивым значением. Географически фамилия чаще всего встречается среди татар, башкир и других тюркоязычных народов, проживающих в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. Встречаются варианты написания с одной «н» (Хисамедова), но форма Хисамеденова — более точное отражение исходного имени.

Отметим, что в самой фамилии сохранился архаичный элемент: имя Хисамеден — это сокращённый вариант от Хисаметдин, где выпал звук «т» (характерно для некоторых диалектов татарского языка). Поэтому фамилию Хисамеденова можно считать «фонетическим слепком» того, как имя произносили в конкретной местности — без твёрдого «т» перед «д».