Фамилия Махамбетжанов — характерный пример казахской ономастики, перешедшей в русскую фамильную модель. Она образована от личного имени Махамбетжан, которое, в свою очередь, представляет собой сложную конструкцию из двух компонентов: «Махамбет» (фонетический вариант имени Мухаммед) и «жан» (с казахского — «душа», «любимый»). Таким образом, имя Махамбетжан можно перевести как «душа Мухаммеда» или «любимый, как Мухаммед», что подчёркивает религиозный и эмоциональный оттенок.

Суффикс «-ов» — типичный русский патронимический формант, который добавили к казахской основе при официальной регистрации фамилий в XIX–XX веках. По такой же схеме возникли тысячи фамилий у народов Средней Азии и Казахстана: от имени отца брали основу и приписывали русское окончание. В самой казахской традиции фамилий в современном понимании не существовало — использовали имя отца (например, Махамбетжанұлы — «сын Махамбетжана»), но при советской паспортизации их русифицировали.

Имя Махамбет широко распространено у казахов, особенно в Западном Казахстане, где почитают поэта Махамбета Утемисова — участника восстания Исатая Тайманова. Носители фамилии Махамбетжанов, скорее всего, происходят из родов, кочевавших в Атырауской, Мангистауской или Западно-Казахстанской областях. Встречается она и среди башкир, где имя Махамбет также популярно.

С точки зрения словообразования, фамилия редка по сочетанию компонентов: если «Махамбетов» встречается часто, то двойная основа с «жан» указывает на то, что предка звали не просто Махамбет, а именно Махамбетжан — то есть это уменьшительно-ласкательное или уважительное имя. Такие формы давали детям, чтобы подчеркнуть нежность и ценность ребёнка.

В русском языке фамилия склоняется по мужскому роду: Махамбетжанов, Махамбетжанова, Махамбетжанову. Женский вариант не склоняется. Из-за длины и непривычного для русского уха стечения согласных её иногда упрощают в быту до «Махамбетов» или «Жанов», но официально сохраняется полная форма.