Фамилия Милитдинов — редкий пример фамилии, образованной от арабского имени через тюркское посредничество, с необычным суффиксальным оформлением. Её основа восходит к мужскому имени Милитдин, которое представляет собой народную (диалектную) форму от Миллитдин или Мелитдин. В свою очередь, это имя — вариант арабского Миллятуддин (مِلَّةُ الدِّين), что переводится как «община веры» или «религиозная община». В исламской ономастике такие имена подчёркивают принадлежность к умме — сообществу мусульман.

Словообразовательная модель фамилии — суффикс -ов, самый распространённый в русских фамилиях, но здесь он присоединён к основе, которая сама по себе нерусская. Обычно фамилии на -ов образуются от имён или прозвищ, оканчивающихся на твёрдый согласный: Милитдин → Милитдинов. Интересно, что в русской среде имя Милитдин могло осмысляться как «милый» (от русского «милый») + «дин» (араб. «вера»), хотя на деле это ложная этимология — первая часть имени восходит к арабскому «милля» (община), а не к славянскому корню.

Географически фамилия Милитдинов сосредоточена в регионах с татарским и башкирским населением, особенно в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. Это указывает на то, что предки носителя фамилии были, скорее всего, татарами или башкирами, принявшими русскую фамильную модель в XIX — начале XX века при переписях или паспортизации. У татар и башкир имена с корнем «дин» (вера) — одни из самых частых: Гайнутдин, Сафиуллин, Миллитдин. Фамилия Милитдинов, таким образом, стоит в одном ряду с Гайнутдиновым, Сафиуллиным, Хайрутдиновым, но отличается редкостью основы: имя Милитдин встречается куда реже, чем, скажем, Гайнутдин.

Сословного статуса по фамилии определить нельзя — она не указывает на дворянство или духовенство, но и не свидетельствует о крестьянском происхождении. Скорее всего, предок был рядовым мусульманином, которому при записи в метрику или при выдаче паспорта дали фамилию по имени отца. В документах XIX века у татар часто писали просто «Милитдинов сын» или «Милитдинов», и это закреплялось за потомками.

В написании фамилии возможны варианты: Милитдинов и Миллитдинов (с двумя «л»). Двойное «л» — признак более точной передачи арабского корня «милля», но в русской записи оно часто упрощалось до одного. Если в семье сохранилось написание с двумя «л», это может указывать на более грамотного писаря или на сознательное сохранение исходной формы.