Фамилия Мухаматулин — одна из тех, что сразу выдают мусульманское происхождение, но при этом имеет русскую грамматическую форму. Её основа — арабское имя Мухаматулла (вариант Мухаммадулла), что переводится как «Мухаммад Аллаха» или «восхваляемый Аллахом». Суффикс -ин указывает на принадлежность: Мухаматулин буквально означает «сын Мухаматуллы» или «из рода Мухаматуллы». Такая модель образования типична для фамилий, возникших в среде татар, башкир и других тюркских народов России, где при переходе к русскому делопроизводству отчество или имя отца превращалось в фамилию с помощью суффиксов -ов/-ев или -ин.

Примечательно, что в фамилии сохранилась неарабская огласовка «Мухаматул» вместо более привычного «Мухаммадулла». Это говорит о том, что носители фамилии происходят из регионов, где имя бытовало в местном диалектном произношении — скорее всего, из волго-уральской или сибирской татарской среды. В официальных документах XIX века, когда крестьянам и мещанам массово присваивали фамилии, писарь записывал имя так, как слышал, без строгой ориентации на арабский оригинал. Поэтому у одной и той же основы могли появиться варианты: Мухаматуллин, Мухаметуллин, Мухаматулов.

Редкость фамилии Мухаматулин объясняется тем, что она образована не от самого распространённого имени Мухаммад, а от его производной формы с дополнительным компонентом «улла». Это указывает на то, что предок носителя был человеком религиозным или происходил из семьи, где имя давали с особым смысловым акцентом. Сословно носители фамилии, скорее всего, были государственными или ясачными крестьянами, реже — купцами или духовными лицами, поскольку мусульманская элита чаще носила фамилии на -ов или вовсе без суффиксов.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, Мухаматулин стоит ближе к антропонимической традиции, где фамилия — это застывшее отчество, а не прозвище по занятию. В этом её отличие от фамилий вроде Мухамадеев (от имени Мухаммад) или Мухаметшин (от «Мухамметшах»). Географически Мухаматулины встречаются в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях, но нигде не образуют плотных гнёзд — фамилия остаётся относительно малочисленной.