Фамилия Межметдинов — редкий случай, когда в основе лежит не простое имя, а сложносоставное арабское слово с религиозным значением. Она образована от имени Межметдин, которое представляет собой диалектный вариант имени Магометдин или Мухамметдин. Корни здесь чисто мусульманские: «Межмет» — это одна из народных форм имени пророка Мухаммеда (в тюркской огласовке), а «дин» переводится с арабского как «вера». Вместе имя означает «слава веры» или «восхваляющий веру». Такие имена были распространены среди татар, башкир и других тюркоязычных народов, исповедующих ислам.

Модель образования фамилии типична для русского языка: к основе Межметдин добавили патронимический суффикс -ов, который в русской традиции означает «сын такого-то». Таким образом, Межметдинов — это буквально «сын Межметдина». Интересно, что суффикс -ов здесь вытеснил бытовавшую в тюркских языках форму отчества на -оглы. Это говорит о том, что фамилия закрепилась уже в русскоязычной среде, скорее всего, в конце XIX — начале XX века, когда у татар и башкир начался массовый переход к русским фамилиям.

Географически фамилия тяготеет к регионам с компактным проживанием татар и башкир: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская, Челябинская и Ульяновская области. Встречается она и у мишарей — этнографической группы татар. В дореволюционных метрических книгах можно найти написание с буквой «е» на конце: Межметдиновъ. Вариант Межметдинов без твёрдого знака — результат реформы орфографии 1918 года.

Отдельного внимания заслуживает написание через «е» в первом слоге: Межметдинов, а не Магометдинов или Мухамметдинов. Это характерно для говоров, где звук «а» после мягких согласных переходил в «е» — так называемое «еканье», свойственное части татарских диалектов. Поэтому фамилия — не искажение, а точный слепок живой речи предков.

Сословно носители фамилии были в основном крестьянами и мещанами. Среди духовенства она встречалась реже, так как муллы чаще брали фамилии на -ов с основой от арабских титулов (например, Хальфин, Иманов), а не от имён.