Фамилия Мухаматова — женская форма, а её мужской вариант — Мухаматов. В основе лежит личное имя Мухамат, которое является диалектной или фонетической формой имени Мухаммад (в русской традиции часто передаётся как Магомет, Мухаммед). Имя пророка ислама, означающее «восхваляемый», «прославляемый», в разных тюркских языках и регионах адаптировалось по-своему: у татар и башкир оно закрепилось как Мөхәммәт, а в устной речи нередко стягивалось до Мухамат или Мухамет. Так что носитель фамилии — потомок человека по имени Мухамат, то есть «сын Мухамата» или «из рода Мухамата».

Суффикс -ов (-а) в этой фамилии — классический русский патронимический формант. Он присоединялся к тюркским именам в XVI–XIX веках, когда у народов Поволжья и Приуралья (татар, башкир, мишарей) массово формировались фамилии по русскому образцу. Это отличает Мухаматовых, например, от фамилий на -ин (типа Мухаматкин) или на -ский, которые встречаются реже. Ударение в фамилии, скорее всего, падает на третий слог: Мухама́това, хотя в разных семьях возможны варианты.

Географически фамилия Мухаматова распространена прежде всего в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях, а также среди татарской диаспоры в других регионах России. Встречается и у казахов, но там чаще пишется как Мухаматов с твёрдым «т» на конце. Любопытно, что в некоторых старых метрических книгах можно найти запись «Мухаматовъ» через «ѣ» — это не ошибка, а след дореволюционной орфографии.

В отличие от фамилий, образованных от профессий или прозвищ, Мухаматова напрямую связана с религиозным именем. Это не говорит о том, что предок был муллой или священнослужителем — имя Мухаммад давали мальчикам в честь пророка, и оно было одним из самых популярных в мусульманской среде. Поэтому Мухаматовых много, и все они не обязательно родственники: это просто «отчество», застывшее в фамилии.