Фамилия Мадиримова — женская форма, мужской вариант — Мадиримов. Словообразовательная модель указывает на тюркское происхождение, скорее всего, узбекское или таджикское. Суффикс -ов/-ева в таких фамилиях — это русское окончание, которое добавили при оформлении документа в имперский или советский период. Сама основа — «Мадирим» — сложнее.

Вероятнее всего, в основе лежит арабское имя «Мадирим» (или «Мадирим»), которое восходит к корню «мадир» — «управляющий», «распорядитель», «директор». В мусульманских регионах слово «мадир» (от араб. مدير) закрепилось как административная должность, а затем и как личное имя или прозвище. Суффикс -им в тюркских языках может указывать на принадлежность или уменьшительность, то есть «Мадирим» — «сын управляющего» или «маленький управляющий». Это не фамилия древнего дворянского рода, а скорее прозвище, данное предку по его занятию: возможно, он был старостой, сборщиком налогов или главой махалли.

Вторая, менее убедительная версия связывает фамилию с иранским «мад» — «луна» и «рим» — «лицо», что дало бы значение «луноликая». Но для фамилии, а не для поэтического имени это слишком натянуто, к тому же отсутствуют параллели в известных фамилиях Средней Азии.

Географически фамилия Мадиримова чаще всего встречается в Узбекистане (особенно в Ташкентской и Самаркандской областях), а также среди таджиков и в меньшей степени — у казахов. В России носительницы фамилии — это, как правило, мигранты из этих регионов или их потомки. Уникальная черта: фамилия не имеет однокоренных аналогов в русском ономастиконе, что делает её ярким маркером миграции из Ферганской долины. Если предок носил эту фамилию до советской паспортизации, он почти наверняка был оседлым земледельцем или мелким чиновником в кишлаке.