Фамилия Мухаметзярова — это женская форма от мужской фамилии Мухаметзяров, и её происхождение напрямую связано с арабо-персидским именем Мухаммад. В основе лежит имя Мухаметзян, которое представляет собой сложносоставное тюркское имя: первая часть «Мухамет» — это диалектный вариант имени пророка Мухаммеда, а вторая часть «зян» (от персидского «джан») означает «душа». Таким образом, имя Мухаметзян можно перевести как «душа Мухаммеда» или «духовный человек», что было распространённым именем у татар, башкир и других мусульманских народов Поволжья и Урала.

Модель образования фамилии классическая для тюркского ономастикона: к основе имени Мухаметзян добавился русский патронимический суффикс «-ов», который в женском роде превратился в «-ова». Это указывает на то, что предок носительницы фамилии носил имя Мухаметзян, и его дети или внуки в XIX — начале XX века при получении фамилий (в ходе русификации и переписи населения) закрепили за собой фамилию Мухаметзяровы. Особенность этой фамилии в том, что она сохранила полную форму исходного имени без усечения, что бывает реже, чем фамилии типа Мухаметов или Мухамедов.

Географически фамилия Мухаметзярова наиболее характерна для Татарстана, Башкортостана, а также для Оренбургской, Челябинской и Ульяновской областей — регионов с компактным проживанием татар и башкир. Встречаются и варианты написания через букву «д» — Мухаметзянова, но это скорее результат диалектного произношения или ошибки паспортиста, а не отдельная фамилия. Сословно предки носителей этой фамилии, скорее всего, относились к государственным или ясачным крестьянам, реже — к купечеству или духовенству, поскольку имя Мухаметзян было популярно в самых разных слоях мусульманского общества.