Фамилия Махаметзянов — яркий пример того, как в русской среде адаптировалось тюрко-арабское имя, пройдя через цепочку языковых фильтров. В основе лежит личное имя Махаметзян, которое представляет собой сложение двух компонентов. Первая часть — «Махамет» (народная форма имени Мухаммад, «восхваляемый», «достойный хвалы»). Вторая часть — «зян» (от персидского «джан» — «душа», «жизнь», «дорогой, как душа»). Таким образом, имя Махаметзян буквально означает «душа Мухаммада» или «дорогой, как Мухаммад». Это составное имя было очень популярно у татар и башкир, где традиция давать ребёнку имя, включающее имя пророка, считалась благочестивой.

При образовании фамилии действовала стандартная для русской ономастики модель: к основе на согласный прибавили суффикс принадлежности -ов. Получилось «Махаметзянов», то есть «сын Махаметзяна» или «из рода Махаметзяна». Написание через «а» в первом слоге («Махамет», а не «Мохаммет» или «Мухаммет») характерно для татарского произношения, где в разговорной речи часто происходит редукция гласных. Встречающийся вариант Махаметжанов с буквой «ж» выдает более позднюю, книжную или урбанистическую переделку, где «з» заменили на литературное «ж», хотя исходная форма именно через «з».

Географически фамилия плотно привязана к Волго-Уральскому региону: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Челябинская области. Сословно носители фамилии в XIX веке относились к государственным крестьянам, реже — к купечеству или духовенству. В отличие от многих других мусульманских фамилий, образованных от имён с «зян», у Махаметзяновых почти не встречается дворянских ветвей, что косвенно указывает на преимущественно крестьянское происхождение. Примечательно, что фамилия не получила широкого распространения за пределами традиционного ареала расселения татар и башкир, поэтому её концентрация остаётся высокой именно в этих регионах.