Фамилия Меляхматова — редкая, составная и почти наверняка тюркская по происхождению. Её основа — мужское имя Меляхмат, которое представляет собой народную, бытовую переделку арабского имени Мухаммад (Магомед) через тюркское посредство. В тюркских языках, особенно татарском, башкирском, казахском, звук «х» часто заменял или добавлялся, а «Мяля» — это один из вариантов произношения первой части имени (ср. Мялях, Мяляй). Таким образом, Меляхмат — это то же, что и Магомед, но в местном, диалектном звучании.

Суффикс -ов в фамилии указывает на русскую модель оформления: так фиксировали фамилии у крещёных татар, башкир, мишарей или других тюркских народов, попавших в зону русского делопроизводства. Окончание -а — женская форма, то есть фамилия дана по женщине (вдова, дочь), либо это современная запись, где род не различается. Мужской вариант — Меляхматов.

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону: Татарстан, Башкортостан, Оренбуржье, а также к среде казанских татар и башкир. Встречается она крайне редко, что говорит либо о позднем оформлении (XIX — начало XX века), либо о том, что род происходит из одного локального села или деревни. Предки носителя фамилии, скорее всего, были крестьянами или служилыми людьми из татарских мурз, но точного сословия по одной фамилии не установить.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Меляков, Меляшев, Махматов — показывает, что все они идут от одного корня, но через разные диалектные варианты. Меляхматова стоит особняком: она сохранила полную трёхсложную форму имени, а не усечённую, что делает её более архаичной. В дореволюционных метрических книгах такую фамилию могли записать как «Меляхматовъ» или даже «Миляхматовъ», но единого написания не было.