Фамилия Костадинов — болгарская по происхождению, что сразу слышно по суффиксу. В русском языке фамилии на -ов образуются от имён, прозвищ или профессий, но здесь основа не славянская, а греческая. Костадин — это южнославянская форма греческого имени Константин, которое означает «стойкий, постоянный». В Болгарии и Сербии имя Костадин было распространено повсеместно, особенно в эпоху византийского влияния и после принятия христианства. Соответственно, фамилия Костадинов означает «потомок Костадина» — это типичная отчество-фамилия, образованная по модели, принятой в болгарской ономастике.

В России фамилия Костадинов встречается редко и почти всегда указывает на болгарские корни предков. В XIX веке, после русско-турецких войн и освобождения Болгарии, многие болгары переселялись в Российскую империю — кто-то как беженцы, кто-то как торговцы или специалисты. Поэтому носители этой фамилии в России — это, скорее всего, потомки болгарских переселенцев, сохранивших свою фамилию без изменений. В самой Болгарии фамилия Костадинов одна из самых частых, её носили и крестьяне, и горожане, и священники — сословной привязки у неё нет.

Словообразовательная модель проста: суффикс -ов присоединён к личному имени Костадин. Важно, что в болгарском языке, в отличие от русского, фамилии на -ов не всегда означают принадлежность к роду — они исторически заменяли отчества и передавались по наследству. Поэтому Костадинов — это буквально «сын Костадина». Ударение в фамилии чаще всего падает на последний слог: Костадино́в, хотя в русском языке возможен перенос на второй слог под влиянием имени Константин.

Если встречаются варианты написания через «а» на конце (Костадиновъ), это дореволюционная орфография, характерная для болгарских документов, оформленных на русском языке. В современной Болгарии фамилия пишется так же, как и в России — Костадинов. Встречается и женская форма Костадинова, которая в болгарской традиции не меняется при замужестве, а просто указывает на принадлежность к роду.