Фамилия Мухаметдинова происходит от мужского мусульманского имени Мухамметдин. Это составное имя, где первая часть отсылает к имени пророка Мухаммеда, а вторая — «дин» — переводится с арабского как «вера» или «религия». Смысл имени обычно передают как «прославляющий веру», хотя встречается и более буквальное толкование — «Мухаммет исламской религии». Так что предки носителей этой фамилии носили имя, которое прямо указывало на их религиозную принадлежность и почитание пророка.

Фамилия образована по стандартной для русской ономастики модели: к основе имени добавили патронимический суффикс -ов, а затем и женское окончание -а. Мужской вариант — Мухаметдинов. По сути, это отчество, застывшее в третьем поколении: сначала сына звали Мухаметдинов (то есть сын Мухаметдина), а потом это прозвание закрепилось за его потомками уже как фамилия.

Такие фамилии на -ов/-ев типичны для татарской и башкирской традиции, где имена арабского происхождения веками соседствовали с русской моделью оформления родовых прозваний. Встречаются варианты написания Мухамметдинов или Мухаметдинов — двойная «м» в корне часто редуцируется в бытовой речи и документах, поэтому единого написания в исторических источниках могло и не быть.

Процесс формирования фамилий у мусульманских народов Поволжья и Урала растянулся на несколько столетий и завершился в основном к началу XX века. Поэтому точно сказать, где и когда именно возник род Мухаметдиновых, нельзя без обращения к генеалогическим исследованиям: метрическим книгам, ревизским сказкам или переписям. Ясно одно: фамилия несёт в себе память о конкретном человеке — Мухаметдине — который жил несколько поколений назад и, судя по имени, был глубоко верующим мусульманином.