Фамилия Мухамитдинов — яркий пример того, как арабское имя, пройдя через тюркские языки, закрепилось в русской фамильной модели. В основе лежит мужское имя Мухамитдин, которое представляет собой народную, «облегчённую» форму арабского имени Мухаммад-ад-Дин (Мухаммад-уд-Дин). В переводе с арабского это означает «восхваляемый верой» или «прославляющий религию», где «Мухаммад» — «восхваляемый», а «дин» — «вера, религия». В тюркской среде, особенно у татар и башкир, имя адаптировалось до более краткого и удобопроизносимого Мухамит, а затем к нему добавился компонент «-дин» в виде «-итдин».

Словообразовательная модель типична для русских фамилий многих народов Поволжья и Урала. Суффикс -ов указывает на принадлежность: Мухамитдинов — сын Мухамитдина. Интересно, что в татарской традиции фамилии с таким суффиксом начали массово закрепляться после реформ XVIII–XIX веков, когда мусульманское население стало получать русские паспорта. До этого чаще использовали патронимы без суффикса (например, просто «Мухамитдин улы» — «сын Мухамитдина»).

Географически фамилия Мухамитдинов наиболее плотно представлена в Татарстане, Башкортостане, а также в Челябинской и Оренбургской областях. Это зона традиционного расселения волго-уральских татар и башкир. Встречаются и редкие варианты написания — Мухаметдинов (с буквой «е» во втором слоге) или Мухамитдинов (с «и»). Первый вариант ближе к литературной татарской норме, второй — к разговорному произношению.

Сословная принадлежность предков могла быть разной. Фамилия не указывает на аристократическое происхождение: её носителями были торговцы, ремесленники, крестьяне, а также муллы и учителя медресе. Имя Мухамитдин часто давали в религиозных семьях, поэтому среди предков вполне могли быть люди, связанные с исламским образованием или духовной службой. Однако прямой связи с духовенством нет — имя было просто популярным.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Мухамитдинов стоит в одном ряду с Мухаметшиным, Мухаметзяновым, Мухамедшиным. Все они образованы от разных форм одного корня «Мухаммад», но отличаются суффиксами и компонентами. Мухамитдинов выделяется тем, что сохраняет полную двухкорневую структуру арабского имени, не редуцируя второй корень («дин»), что делает его более «книжным» и полным по значению.