Фамилия Махметова образована от мужского имени Махмет — просторечной, народной формы имени Мухаммед (Мухаммад). В тюркской и кавказской среде, особенно у татар, башкир, казахов и народов Северного Кавказа, имя Махмет (варианты — Магомед, Махмут) было одним из самых распространённых. Суффикс -ов указывает на модель русской фамилии, которая закрепилась за нерусскими народами в процессе делопроизводства Российской империи: «Махметов» буквально значило «сын Махмета» или «из семьи Махмета».

Основа фамилии восходит к арабскому корню «хамида» — «хвалить, восхвалять». Мухаммед переводится как «восхваляемый», «достойный хвалы». В исламской традиции это имя пророка, поэтому оно получило широчайшее распространение от Поволжья до Средней Азии и Кавказа. Форма Махмет — результат фонетического упрощения, характерного для разговорной речи многих тюркских языков: выпадение срединного звука и редукция окончания.

Женский вариант Махметова указывает, что носительница — женщина, но образована фамилия от мужской основы, как и подавляющее большинство русских фамилий. Встречается она преимущественно в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также среди казахских и дагестанских семей, где имя Махмет (Магомед) традиционно популярно. В дореволюционной России носители фамилии относились чаще к крестьянскому или мещанскому сословию, грамотность среди них была невысокой, поэтому в метрических книгах могли писать «Махметов» или «Махмутов» почти как взаимозаменяемые варианты.

Редкость фамилии в том, что она фиксирует именно народную, а не книжную форму имени. В то время как фамилия Мухаммедов встречается реже и чаще у потомков образованных слоёв, Махметова — живое свидетельство того, как имя пророка адаптировалось в повседневной речи разных народов. Если искать однокоренные фамилии, то ближайшие — Махмутов, Махметов, Магомедов; все они расходятся по регионам, но восходят к одному арабскому источнику.