Фамилия Мадесова — редкий случай, когда географическая привязка оказывается едва ли не важнее, чем разбор корня. Судя по всему, её родина — Кавказ, а точнее, Осетия. В осетинском языке существует мужское имя Мадес, которое и легло в основу фамилии. Само имя, скорее всего, восходит к арабскому или тюркскому корню, означающему «хвала», «прославление» (ср. с именем Махмуд, Мамед), но в осетинской среде оно приобрело самостоятельное бытование.

Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ов/-ова, который в XIX–XX веках активно насаждался при записи в метрические книги для нерусских народов империи. Осетинские фамилии часто оканчивались на -ты (например, Мадесты), но при переходе в русский документооборот их «русифицировали», добавляя типовой суффикс. Так Мадес стал Мадесовым, а его дочь или жена — Мадесовой.

Если копнуть глубже, фамилия может быть связана не с именем, а с прозвищем. В некоторых тюркских языках «мадес» — искажённое «матес», то есть «упрямый», «настойчивый». Версия не самая сильная, но её стоит упомянуть: в условиях межэтнического обмена на Кавказе прозвища нередко переходили в фамилии. Однако осетинский контекст с именем Мадес выглядит убедительнее.

Встречаемость фамилии крайне низкая. Она почти не фиксируется за пределами Северной Осетии и соседних регионов (Кабардино-Балкария, Ставрополье). Носительницы фамилии Мадесова — почти наверняка потомки осетин, чьи предки носили родовое имя Мадес. Фамилия не дворянская, не купеческая — скорее всего, крестьянская или казачья, поскольку осетины массово входили в состав Терского казачьего войска.