Фамилия Мухаметсултанова — это яркий пример сложносоставной тюрко-персидской антропонимической модели, перешедшей в русскую фамильную систему через исламскую традицию Поволжья и Урала. Она образована от мужского имени Мухаметсултан, которое, в свою очередь, склеено из двух компонентов: «Мухамет» (араб. «восхваляемый», эпитет пророка Мухаммада) и «султан» (араб. «властитель, правитель»). Таким образом, имя буквально означало «прославленный правитель» или «владыка, подобный Мухаммаду».

По словообразовательному типу фамилия относится к «притяжательным» на -ов/-ев, но с характерным окончанием -а, указывающим на женскую форму. Носительница с такой фамилией — потомок человека по имени Мухаметсултан. В русском быту фамилии на -ов и -ин обычно закреплялись за мужчинами, а их жёны и дочери получали форму на -а, которая со временем стала фамильной и передавалась по наследству. То есть Мухаметсултанова — это «дочь (или жена) Мухаметсултана».

Географически фамилия почти наверняка уходит корнями в среду татар, башкир или других тюркоязычных народов, исповедующих ислам, где составные имена с «султаном» были особенно популярны в среде духовенства, купечества и зажиточных крестьян. В отличие от чисто арабских имён, компонент «султан» в татаро-башкирской ономастике часто указывал не на реальную власть, а на пожелание благополучия и высокого статуса ребёнку.

Примечательно, что фамилия сохранила полную форму имени-основы без усечения. Многие однокоренные фамилии (например, Мухаметшины, Султановы) со временем «отбрасывали» один из корней, но здесь оба компонента остались нетронутыми, что говорит о позднейшем закреплении фамилии (вероятно, не раньше XIX века) и о бережном отношении к исходному антропониму. Встречаются также варианты с другим окончанием — Мухаметсултанов (мужская форма), но женская форма с -а не менее распространена в метрических книгах и современных документах.

Социальный статус предка-носителя имени мог быть разным: от муллы до зажиточного крестьянина. Но само имя Мухаметсултан в дореволюционной России не было рядовым — оно давалось либо в семьях с устойчивыми религиозными традициями, либо в знак уважения к какому-либо местному авторитету. Встретить его в среде крепостных крестьян центральной России было бы маловероятно.