Фамилия Мухамбутова — женская форма мужской фамилии Мухамбутов, которая образована по самой распространённой в русском языке модели: от основы на согласный добавляется суффикс -ов. Но если присмотреться к корню, сразу видно, что перед нами не исконно русская фамилия, а тюркская по происхождению, адаптированная русским окончанием.

Основа «Мухамбут» — это искажённое или диалектное произношение арабского имени Мухаммад (Мухаммед). В татарском, башкирском и казахском языках имя пророка нередко звучало как «Мөхәммәт» или «Мухамбет», а на письме закреплялось в вариантах «Мухаммет», «Мухамбет», «Мухамбут». Фамилия Мухамбутов, таким образом, буквально означает «потомок Мухамбута» или «принадлежащий Мухамбуту». То есть в основе лежит личное мужское имя Мухамбут — местная огласовка имени Мухаммад.

Редкость этой фамилии в том, что она сохранила именно форму «-бут», а не более привычные «-мет» или «-мед». Это может указывать на конкретный регион бытования: скорее всего, южный Урал, Оренбуржье, башкирские или татарские села, где в говорах закрепился именно такой звуковой переход. В русских документах XIX — начала XX века, при переписях и записях в метрических книгах, писарь часто записывал имя на слух, отсюда и варианты вроде Мухамбутов вместо Мухамметов.

По сословной принадлежности предки Мухамбутовых, скорее всего, были государственными или ясачными крестьянами, реже — служилыми татарами или башкирами, нёсшими пограничную службу. Дворянских корней у этой фамилии нет: имя Мухаммад было слишком распространённым, чтобы стать фамилией знатного рода, а суффикс -ов указывает на позднее оформление, когда фамилии давали массово крестьянам и мещанам.