Фамилия Мухаматгаянов — яркий образец того, как в русской письменной традиции закрепилось длинное сложное имя, пришедшее из арабо-мусульманской культуры. Её основа — составное мужское имя Мухаматгаян (варианты: Мухамматгаян, Мухаметгаян), где первая часть восходит к имени пророка Мухаммада (в тюркской огласовке — Мухамат, Мухамет), а вторая — к арабскому «гаян» (غيان), означающему «богатый», «изобильный», либо к персидскому «гаян» — «сокровище». Таким образом, всё имя можно перевести как «Мухаммадово богатство» или «сокровище Мухаммада» — типичный для исламской ономастики комплиментарный оборот, прославляющий веру.

Суффикс -ов указывает на типично русский способ оформления фамилии: он присоединялся к основе имени, чтобы ответить на вопрос «чей?». Фамилия Мухаматгаянов буквально значит «сын (или потомок) Мухаматгаяна». Поскольку имя составное и длинное, в быту его часто сокращали — отсюда могли появиться более короткие варианты вроде Гаянов или Мухаматов, но полная форма сохранилась в официальных документах, особенно у татар и башкир, где такие трёх- и четырёхосновные имена — норма.

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская и Челябинская области. Встречается она и у казанских татар, и у мишарей, и у башкир. Социальный срез — в основном крестьянское или мещанское сословие, поскольку в XIX веке, когда у татар и башкир начали массово закрепляться фамилии, их давали по имени отца, и длинные имена не были признаком знатности, а скорее отражали религиозную традицию. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Уникальность фамилии в том, что она демонстрирует редкую словообразовательную модель: в русском языке нечасто встречаются фамилии на -ов, образованные от пятисложных основ. Это делает её маркером не только этнической принадлежности, но и конкретной исторической эпохи — периода, когда исламские имена активно адаптировались к русской грамматике через суффиксы, но при этом сохраняли свою внутреннюю форму без сокращения.