Фамилию Мухаматшин легче всего понять, если смотреть на неё как на цепочку: сначала имя, потом суффикс, указывающий на происхождение. Основа — арабское мужское имя Мухаматша, которое является слитной формой имени Мухаммад (прославляемый, достохвальный) с уменьшительно-ласкательным восточным суффиксом -ша. В татарской и башкирской среде такие имена были распространены: Мухаматша, Ахматша, Хисамутша. Суффикс -ин в фамилии указывает на принадлежность: «чей?» — сын Мухаматши, потомок человека с таким именем.

По модели образования это типичная русская по форме, но тюркская по корню фамилия. В русском языке суффикс -ин крепко прирос к основам, оканчивающимся на -а или -я (сравните: Пушкин, Репин, Голицын). Фамилия Мухаматшин закрепилась в письменных источниках не сразу: в ранних записях могли писать и Мухаметшин, и Мухамадшин, но форма через «а» во втором слоге (Мухаматшин) ближе к татарскому произношению, где «а» звучит отчётливо.

Географически фамилия плотнее всего привязана к Волго-Уральскому региону — Татарстану, Башкортостану, Оренбургской и Челябинской областям. Встречается и у русских, и у татар, и у башкир, что говорит о давних контактах народов. Предки носителя фамилии в большинстве случаев были крестьянами или мещанами — люди с мусульманскими именами редко попадали в дворянство, если только не переходили на русскую службу и не получали поместья.

В ономастике есть спор: считать ли суффикс -ша в основе частью имени или самостоятельным уменьшительным аффиксом. Поскольку в татарском языке -ша не образует новых имён, а лишь придаёт ласкательный оттенок, правильнее видеть в Мухаматше цельное имя, а не прозвище. Никакого ремесла или сословного признака за фамилией не стоит — только имя, которое дали предку в честь пророка.

Редкая деталь: в некоторых переписях XIX века фамилию записывали с двойным «т» — Мухаматтшин, что отражало попытку передать долгий согласный в тюркском произношении. Но орфографическая норма закрепила одинарную букву.