Фамилия Махмуддинов — яркий пример того, как в русской среде закрепилась фамилия, образованная от арабского имени с двойным корнем. Её основа — сложное имя Махмуддин (Махмуд-ад-Дин), которое переводится с арабского как «восхваляющий веру» или «похвальный в религии». Первая часть, Махмуд, означает «достойный похвалы», а вторая, Дин, — «вера, религия». Это имя было широко распространено в мусульманских регионах Российской империи, особенно среди татар, башкир и народов Кавказа.

Словообразовательная модель здесь необычная для исконно русских фамилий. Суффикс -ов — типичный русский патронимический показатель, указывающий на принадлежность («чей?»). Однако он присоединён не к личному имени, а к уже готовому сложному имени Махмуддин. То есть фамилия буквально означает «сын Махмуддина». Такая модель (имя + -ов) характерна для русификации нерусских имён: в метрических книгах и переписях XIX века муллы и писари часто записывали прихожан по отцу, добавляя русский суффикс к мусульманскому имени.

Географически фамилия Махмуддинов тяготеет к регионам с традиционно сильным исламским влиянием в Поволжье и на Урале. Наибольшая концентрация носителей — в Татарстане, Башкортостане, а также в Средней Азии, откуда в советское время происходила миграция в центральную Россию. Встречается и вариант Махмутдинов — с упрощением «д» на «т» под влиянием татарской фонетики, где звонкие согласные в конце слова оглушаются.

С социальной точки зрения, предки носителей фамилии были, скорее всего, муллами, учителями или просто набожными людьми, так как имя «Махмуддин» давали не случайно — оно подчёркивало религиозность. Никакого отношения к дворянству или крестьянству по умолчанию фамилия не имеет: это поздняя патронимическая фамилия, закрепившаяся в XIX — начале XX века, когда у мусульманских народов начался массовый переход к фамилиям по отцу.