Фамилия Маметраимов — одна из тех, где разбор уходит не в славянские прозвища или ремёсла, а в тюркский именник. Её основа — составное имя Маметраим, которое в русской записи склеило два арабских корня через тюркское произношение.

Первая часть, «Мамет», — это диалектная, народная форма имени Мухаммед (Магомет). В Поволжье, у татар и башкир, а также у народов Кавказа имя пророка в бытовой речи часто сокращалось и адаптировалось: Мамет, Мамат, Мамбет. Вторая часть, «Раим», восходит к арабскому «рахим» — милостивый, сострадательный (один из эпитетов Аллаха). Получается двусоставное имя, типичное для восточной антропонимии: «Мамет-Раим» можно перевести как «Мухаммед Милостивый» или «Раб Милостивого (Аллаха)» — это имя-оберег, имя-пожелание.

Суффикс «-ов» — чисто русский патронимический показатель, который в XIX–XX веках массово прикрепляли к нерусским фамилиям в документах. То есть Маметраимов — это буквально «сын Маметраима». Фамилия могла появиться и у тюркоязычных народов (татары, башкиры, ногайцы), и у народов Кавказа, где арабские имена через тюркское посредничество были распространены, а русская администрация требовала единообразного оформления фамилий.

Географически фамилия редкая, но её концентрация выше в регионах, где пересекались тюркские и русские канцелярские традиции: Татарстан, Башкортостан, Оренбуржье, а также среди карачаевцев и балкарцев. Важно, что в исходном языке ударение, скорее всего, падало на второй слог (Маметра́им), но в русском бытовом произношении оно часто смещается на последний слог, как у стандартных фамилий на «-ов».

С точки зрения словообразования, это не славянская и не крестьянская фамилия в привычном понимании — её основа не прозвище, а полноценное теофорное имя, что говорит о религиозном контексте именования. В отличие от фамилий типа Маметов (только от «Мамет»), здесь мы видим двухкорневую конструкцию, что реже встречается в русских документах и указывает на более сложную, книжную или уважительную форму имени у предка.