Фамилия Мадымарова образована от мужского имени или прозвища Мадымар, которое в русской среде получило типичный патронимический суффикс -ов и женское окончание -а. Основа фамилии — тюркская, что сразу указывает на её географическое происхождение: скорее всего, предки носителей фамилии жили в регионах с тюркским населением — в Поволжье, на Урале, в Сибири или Средней Азии.

Имя Мадымар можно разложить на два компонента: «мады» и «мар». Первая часть, «мады», вероятно, восходит к тюркскому слову «мат» или «мады» — «сила», «мощь», «богатство», иногда связанному с понятием «герой» или «богатырь». Вторая часть, «мар», может быть вариантом слова «мер» — «мужчина», «человек» (ср. башкирское «ир» — мужчина, или древнетюркское «эр»). Таким образом, Мадымар могло означать «сильный мужчина», «богатырь» или «богатый человек». В некоторых тюркских языках «мар» также имеет значение «змея» или «дракон», но в составе личного имени такое толкование маловероятно — скорее, это усилительная или уважительная частица.

Модель образования фамилии — стандартная для русского языка: к основе Мадымар добавили суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Мадымаров). Окончание -а в Мадымарова — женский вариант, то есть это форма для женщины. В мужском роде фамилия звучит как Мадымаров. Такая фамилия могла возникнуть у крещёных тюрков или у русских, взявших в родственники человека с таким прозвищем.

Сословно фамилия Мадымарова вряд ли относилась к дворянству — скорее, к крестьянству или казачеству. Встречается она преимущественно у народов Поволжья (татары, башкиры) и в казахской среде, где схожие имена распространены. Поскольку фамилия редкая и не имеет широко известных носителей в истории, её происхождение остаётся локальным и связанным с конкретной семьёй, где прозвище Мадымар закрепилось как родовое имя.