Фамилия Мадахметова образована по самой распространённой в русском языке модели — с суффиксом -ов/-ев, указывающим на принадлежность («чей?»). Однако основа у неё не славянская, а тюркская, что сразу говорит о происхождении носителей из регионов с сильным тюркским влиянием — вероятнее всего, из Казахстана, Киргизии, Башкортостана или Татарстана.

В основе фамилии лежит мужское личное имя Мадахмет. Это сложное имя, собранное из двух частей: «Мад» (арабское «мадд» — «хвала», «восхваление») и «Ахмет» (арабское «Ахмад» — «достохвальный», один из эпитетов пророка Мухаммеда). Таким образом, имя Мадахмет означает «хвала Ахмаду» или «восхваляющий Ахмада». Имя Ахмет (Ахмад) само по себе очень популярно в тюрко-мусульманской среде, а его производные — Мадахмет, Мадахат — встречаются реже, что придаёт фамилии определённую редкость.

Суффикс -ов в фамилии Мадахметова указывает, что её предок — человек по имени Мадахмет — был главой семьи, и фамилия закрепилась за его потомками как «принадлежащие Мадахмету». Фамилия женского рода, Мадахметова, означает, что носительница — женщина из этого рода. Мужской вариант — Мадахметов.

Сословная принадлежность предков, скорее всего, была крестьянской или ремесленной — такие фамилии на -ов редко встречались у знати в тюркских регионах, где долго сохранялась родоплеменная система именования. Зато в XIX–XX веках, при переходе к паспортной системе, подобные фамилии массово фиксировали у простых людей. Встречаемость фамилии Мадахметова невысока, она сосредоточена в основном в Казахстане и прилегающих областях России, что подтверждает её региональный характер.