Фамилия Кутлумухамедова — яркий пример того, как в русской фамилии сплавились тюркское имя и исламская традиция. Её основа — составное мужское имя Кутлумухамед, которое состоит из двух частей. Первая, «кутлу», восходит к древнетюркскому слову со значением «счастливый», «благословенный» или «обладающий удачей». Вторая часть — «мухамед» (араб. Мухаммад, «восхваляемый», «достойный хвалы») — имя пророка ислама. Таким образом, имя Кутлумухамед можно перевести как «счастливый Мухаммед» или «благословенный Мухаммед».

Фамилия образована по русской патронимической модели: к основе Кутлумухамед добавили суффикс -ов и окончание -а, указывающее на женский род. Изначально Кутлумухамедова — это «дочь (или жена) Кутлумухамеда». Мужской вариант фамилии — Кутлумухамедов.

Такие составные имена с компонентом «кутлу» были распространены у тюркских народов, особенно у татар и башкир, в среде которых ислам сочетался с доисламскими представлениями о счастливой судьбе. Человек, носивший имя Кутлумухамед, мог быть из купеческого, духовного или служилого сословия, но точное социальное происхождение конкретного рода установить по фамилии невозможно — она встречается у разных слоёв населения. Географически фамилия привязана к регионам с татарским и башкирским населением: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская, Челябинская области, а также к татарской диаспоре в Средней Азии.

Отличительная черта фамилии — её длина и редкая для русских фамилий четырёхкорневая основа. Встречаются и более краткие варианты, например, Кутлумов или Мухамедов, но полная форма сохраняет всю структуру исходного имени. Фамилия не имеет вариантов написания, кроме замены «е» на «ё» (Кутлумухамёдова), что не меняет её происхождения.