Фамилия Махсудинов — относительно поздняя по происхождению, и её корни ведут в Среднюю Азию, в среду тюркских и ираноязычных народов. В основе лежит арабское слово «махсуд» (مقصود), которое через персидское и тюркское посредничество вошло в обиход. «Махсуд» означает «желанный», «цель», «намерение». В мусульманской ономастике это распространённое личное имя Махсуд (или Максуд), которое давали долгожданному, вымоленному ребёнку.

Фамилия образована по русской словообразовательной модели: к восточному имени Махсуд добавили патронимический суффикс -ин и фамильный суффикс -ов. Получается: Махсуд + ин + ов. Форма «Махсудинов» буквально означает «сын Махсудина», где Махсудин — это уже русифицированная форма того же имени с добавлением персидского компонента «-дин» (вера, религия). То есть полное имя могло звучать как Махсуддин — «желанный для веры» или «цель веры». В бытовой речи имя сократилось, а фамилия закрепилась в варианте Махсудинов.

Носители этой фамилии — потомки людей, которые в XIX — начале XX века получали русские фамилии при переписях или призыве на военную службу. Чаще всего это выходцы из узбекской, таджикской, казахской или кавказской среды, принявшие православие или просто оформлявшие документы в Российской империи. Фамилия редкая, не встречается в старых боярских списках или ревизских сказках центральной России — её география связана с Узбекистаном, Таджикистаном, а также с южными регионами России (Астрахань, Оренбуржье, Дагестан), где были смешанные тюрко-славянские поселения.

Суффикс -ов в этой фамилии — не исконно русский способ адаптации, а скорее канцелярский. В отличие от фамилий на -ин (типа Махсудин), форма на -ов встречается реже и указывает на более формальное, «бумажное» происхождение: её могли записать чиновники, не вникавшие в тонкости местных имён. Если бы фамилия формировалась естественным путём в русской деревне, она звучала бы как Махсудов или Махсудин. Вариант Махсудинов — гибрид, где два патронимических суффикса наложились друг на друга.

Сравнение с однокоренными фамилиями: Махсудов, Максудов, Махсумов. Все они восходят к тому же корню, но отличаются суффиксами. Махсудинов — самая сложная по составу, что говорит о поздней и, возможно, не вполне устоявшейся записи.