Фамилия Мухаматдинов — яркий пример того, как личное имя, пройдя через тюркскую языковую среду, превратилось в русскую фамилию. В её основе лежит арабское имя Мухаммад (в переводе «восхваляемый», «прославляемый»), которое у татар и башкир приняло формы Мухамат, Мухаммат или Мухамет. К этому имени добавился персидский компонент «дин» (вера, религия), и получилось сложное имя Мухаматдин — «восхваляющий веру» или «хвала религии». Это один из множества теофорных (связанных с Богом) мусульманских антропонимов, образованных по модели «имя + дин».

Словообразовательная модель здесь прозрачна и типична для фамилий, возникших в среде тюркоязычных народов, принявших ислам. К основе Мухаматдин присоединился русский патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность: «Мухаматдинов» буквально означает «сын Мухаматдина». Суффикс -ов, а не, скажем, -ин, выбран по фонетическому правилу: после твёрдого согласного в финале основы (в данном случае «н») стандартно используется -ов.

Географически фамилия плотнее всего привязана к Волго-Уральскому региону — это Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Челябинская области. Встречается она и среди казанских татар, и среди мишарей, и у башкир. Носители фамилии — это, как правило, потомки мусульманского духовенства или просто верующих людей, которым дали имя, подчёркивающее религиозное благочестие. В отличие от многих русских фамилий, образованных от мирских прозвищ, Мухаматдинов сразу указывает на конфессиональную и культурную среду предков.

Интересно, что в дореволюционных метрических книгах и ревизских сказках эта фамилия могла записываться иначе: Мухаметдинов, Мухамматдинов, а иногда и через «а» в первом слоге — Махаматдинов. Разнобой в написании объясняется тем, что звук «х» в татарском произношении мягче, чем в русском, и его передача на письме долго не была унифицирована. Современный вариант Мухаматдинов закрепился как наиболее частотный, но в архивах можно найти десятки вариантов одной и той же фамилии у одной семьи.