Фамилия Махтумова женского рода, а её мужская форма — Махтумов. Это фамилия с ярко выраженным восточным следом, и её разбор стоит начать не с корня, а с географической привязки. Основной ареал фамилии — регионы с тюркским и иранским влиянием: Татарстан, Башкортостан, Средняя Азия, а также Кавказ (особенно Дагестан). Встречается она и у азербайджанцев, и у народов Дагестана, что сразу указывает на неоднородность происхождения.

В основе фамилии лежит арабское слово «махтум» (مختوم), которое означает «запечатанный», «опечатанный» или «завершённый». В переносном смысле это слово могло быть прозвищем человека замкнутого, скрытного или того, кто «держит язык за зубами». Однако в тюркской и кавказской среде у этого слова есть и более конкретное значение — титул или почётное обращение. В суфизме (исламском мистицизме) «Махтум» — это духовный титул, близкий к «шейху» или «наставнику», особенно распространённый у мусульманских народов России. Например, в Дагестане известен суфийский шейх Саид-Афанди аль-Чиркави, чьё прозвание «Махтум» закрепилось за его потомками и последователями. Таким образом, предок-носитель фамилии мог быть либо религиозным деятелем, либо человеком, получившим это прозвище за свою молчаливость.

Суффикс -ов/-ев в фамилии — типичный русский патронимический формант, который присоединился к основе при адаптации фамилии в русскоязычной среде. Это произошло в XIX–XX веках, когда многие народы Российской империи получали фамилии по русскому образцу. В оригинале, без русификации, фамилия могла звучать как Махтум, Махтумлы или Махтумзаде. Интересно, что в азербайджанском и турецком языках существует фамилия Махтумов, а в татарском — Махтумова, что подтверждает широкую географию, но единый корень.

Сравнение с однокоренными фамилиями помогает уточнить картину. Например, фамилия Махтумов родственна фамилиям Махтумян (с армянским суффиксом -ян) и Махтум-заде (с персидским «заде» — «потомок»). Все они восходят к одному и тому же прозвищу или титулу. В русской среде фамилия остаётся редкой, и её носители почти всегда имеют нерусские корни, чаще всего татарские или дагестанские.

Сословная принадлежность предков Махтумовых могла быть разной. Если фамилия происходит от суфийского титула, то предки относились к духовенству или уважаемым старейшинам. Если же от прозвища «запечатанный», то это мог быть и простой крестьянин, и ремесленник. Точно сказать без генеалогического исследования невозможно, но вторая версия (титул) исторически более весома, учитывая распространение суфизма в Поволжье и на Кавказе.