Фамилия Махмадов образована по русской патронимической модели (суффикс -ов) от личного имени Махмад. Это имя, в свою очередь, является одним из вариантов имени Мухаммад, распространённым в таджикской и некоторых других иранских языковых средах. Имя Мухаммад (в переводе с арабского — «восхваляемый», «достойный хвалы») — одно из самых употребительных в мусульманском мире, и его региональные фонетические формы (Махмад, Мамед, Магомед, Мохаммед) дали начало множеству фамилий у разных народов.

Фамилия Махмадов — яркий пример того, как русский суффикс -ов присоединился к восточному имени, чтобы создать фамилию по модели «чей?» — «сын Махмада». Это типично для народов, долгое время входивших в состав Российской империи и СССР, особенно для таджиков, узбеков, а также некоторых групп азербайджанцев и народов Северного Кавказа, где имя Махмад (или его аналоги) было распространено. В отличие от фамилий на -ев, которые часто возникали от имён, заканчивающихся на мягкий согласный или -й, форма на -ов здесь закономерна: основа Махмад твёрдая.

Географически фамилия Махмадов наиболее частотна в Таджикистане, а также среди таджикской диаспоры в России и Узбекистане. Встречается она и у других народов Центральной Азии, но с меньшей плотностью. В некоторых случаях фамилия может быть записана как Махмадов, хотя в официальных документах часто встречается и вариант Махмадов — это зависит от традиции передачи звука «х» в русской записи.

Интересно, что в отличие от многих русских фамилий, которые за столетия потеряли связь с исходным именем, Махмадов сохраняет прямую и прозрачную этимологию: носитель этой фамилии — потомок человека по имени Махмад. Это не прозвище по профессии или внешности, а именно «отчество» в чистом виде, закреплённое как фамильное имя. В среде, где фамилии начали массово фиксироваться лишь в советское время, такие патронимы стали основным способом образования фамилий, и Махмадов — один из характерных примеров этого процесса.