Фамилия Мухамметдиева — яркий пример того, как русская словообразовательная модель наложилась на тюрко-исламское личное имя. В основе лежит арабское имя Мухаммад (восхваляемый, достохвальный), которое через тюркское посредничество приобрело форму Мухаммет — с характерным для многих тюркских языков смягчением и оглушением конечного «д» в «т». Добавление компонента «-диева» указывает на патроним: это форма отчества или фамилии, образованная от имени отца с помощью суффикса принадлежности -диев/-диева, который встречается в фамилиях тюркского происхождения, адаптированных к русской грамматике.

Суффикс «-ева» здесь — стандартный русский патронимический суффикс, указывающий на женский род. Мужской вариант — Мухамметдиев. Такой способ образования (основа на «-ди» плюс «-ев») типичен для фамилий, возникших в среде татар, башкир, казахов и других народов, где имя Мухамметди (буквально «слуга Мухаммада») или Мухамметдин (религия Мухаммада) было распространено как сложное теофорное имя. Фамилия могла закрепиться за потомками человека по имени Мухамметди или Мухамметдин, причем вторая форма дала бы фамилию Мухамметдинов.

Географически фамилия Мухамметдиева наиболее частотна в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — регионах с компактным проживанием тюркоязычного мусульманского населения. Интересно, что написание с двумя «м» в корне (Мухаммет-, а не Мухамет-) выдает более архаичный или книжный вариант передачи имени, близкий к арабскому оригиналу, тогда как в бытовой речи часто встречается упрощённое «Мухаметдиева». Таким образом, носительница фамилии может с высокой вероятностью проследить свои корни к предку, которого звали Мухамметди — человеку, чьё имя подчёркивало религиозную преданность.