Фамилия Мадиминова — редкая и с ярко выраженным региональным колоритом. Она принадлежит к тюркскому пласту русских фамилий, и её основа, скорее всего, восходит к мужскому имени Мадимин. Само имя Мадимин — сложное, составное. Первая часть, «Мади», — это сокращенная форма от арабского имени Мухаммад (Магомед), очень распространенного у народов, исповедующих ислам. Вторая часть, «мин», — тюркский суффикс или часть имени, которая может означать «тысяча» или указывать на принадлежность (как в именах типа Миннебай). Таким образом, имя Мадимин можно интерпретировать как «Магомед-тысяча» или «принадлежащий Магомеду» — имя-оберег, пожелание силы и многочисленного потомства.

Суффикс «-ова» в конце фамилии — это стандартный русский патронимический суффикс, указывающий на принадлежность женщине. Мадиминова — это «дочь/жена Мадимина». Такая модель образования (тюркское имя + русский суффикс) характерна для фамилий, возникших в среде поволжских татар, башкир, казахов или народов Северного Кавказа, которые долгое время жили в тесном контакте с русским населением и принимали православие (или, реже, фамилия фиксировалась в документах без смены веры).

Географически фамилия Мадиминова почти наверняка привязана к регионам с преобладанием татарского или башкирского населения: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская, Челябинская области. Встречается она и у казахов, но с другим ударением и написанием (Мадиминов). В русской среде фамилия практически не встречается, что делает её хорошим маркером этнического происхождения.

Уникальность фамилии в том, что она сохранила архаичную форму имени Мадимин, которое сегодня почти вышло из употребления как личное. В современных именниках чаще встречаются его варианты — Мади, Мадияр. Поэтому носительница фамилии Мадиминова может считать себя хранительницей редкого антропонима, который уже ушел из активного обихода, но закрепился в фамильном прозвании. Предки по мужской линии, скорее всего, были крестьянами или ремесленниками из тюркской среды, а сама фамилия окончательно оформилась не ранее середины XIX века, когда у нерусского населения начали массово фиксировать фамилии по русскому образцу.