Фамилия Махмедова — это женская форма от мужской фамилии Махмедов, а та, в свою очередь, образована от личного имени Махмед. Это адаптированный на русской почве вариант мусульманского имени Мухаммед (Мухаммад), которое в переводе с арабского означает «восхваляемый», «прославляемый». В тюркских языках, особенно в азербайджанском, дагестанских языках, а также в среде татар и башкир, имя Мухаммед часто произносилось и записывалось как Махмед, Магомед, Мамед. Поэтому фамилия Махмедова — одна из многих, указывающих на принадлежность к исламской культуре и почитание пророка.

Словообразовательная модель здесь проста и типична для русских фамилий, образованных от иноязычных основ: к имени Махмед добавился русский патронимический суффикс -ов (в женском роде -ова), указывающий на принадлежность к роду. Буквально Махмедов означает «сын Махмеда». Эта модель была широко распространена на Кавказе и в Поволжье в XIX–XX веках, когда представители нерусских народов получали фамилии по отцу при переписях и оформлении документов.

Географически фамилия Махмедова наиболее распространена в Дагестане, Азербайджане, а также среди татар и башкир. Встречается она и в других регионах России, куда мигрировали носители. Из-за того, что имя Махмед является диалектной формой, фамилия Махмедова менее частотна, чем, например, Магомедова или Мамедова, но именно это делает её интересной: она сохраняет локальное произношение, бытовавшее в конкретной языковой среде.

Предки носительницы фамилии Махмедова, скорее всего, не принадлежали к дворянству или духовенству — это были простые люди: крестьяне, ремесленники, скотоводы. Фамилия не указывает на конкретное ремесло или сословие, а лишь фиксирует родовую связь с человеком по имени Махмед. В современных условиях фамилия нередко меняет окончание при замужестве, но её корень остаётся неизменным, связывая обладательницу с многовековой традицией именования.