Фамилия Мухамметкалиев — яркий пример тюркско-мусульманской модели образования фамилий, где в основе лежит сложносоставное арабское имя. Она состоит из двух частей: «Мухаммет» (араб. Мухаммад — «восхваляемый», «достойный хвалы») и «Кали» (араб. Халид — «вечный», «бессмертный», или Калим — «говорящий», «собеседник»). Восходит она к личному имени Мухамметкали (или Мухаммедкали), которое давалось мальчикам в честь пророка и с пожеланием долгой жизни или красноречия. Русский суффикс -ев, добавленный к основе, стандартно оформляет фамилию по модели «чей?» — то есть «потомок Мухамметкали».

Географически фамилия почти целиком привязана к Казахстану и прилегающим регионам Центральной Азии. В России она встречается редко, в основном у выходцев из казахской среды. Интересно, что в казахском языке имя часто произносится как «Мұхаметқали», а фамилия пишется через «ұ» и «қ», но в русской записи закрепилось двойное «м» и «е» в первом слоге. Это следствие арабографической традиции, где имя пророка писалось с удвоенной буквой «мим».

По словообразовательной модели фамилия стоит в одном ряду с такими распространенными казахскими фамилиями, как Мухаммеджанов или Калиев, но её уникальность — в слиянии двух имён в одно без соединительной гласной. В дореволюционный период носители такой фамилии относились к «чёрной кости» (простолюдинам), так как суффикс -ев указывает на русское канцелярское оформление, а не на аристократическое окончание -улы/-кызы (как у казахских князей и баев). Однако точное сословие предков установить трудно: имя Мухамметкали было популярно и у скотоводов, и у мулл, и у торговцев.

В ономастических справочниках по русским фамилиям (например, у Б. Унбегауна) эта фамилия не описывается, так как её корни лежат за пределами собственно русской антропонимии. Это типичная «фамилия-мигрант», которая вошла в российский обиход через паспортную систему XIX–XX веков, когда казахские имена начали русифицировать. Сегодня фамилия Мухамметкалиев сохраняет прямую связь с именем предка и не имеет дополнительных прозвищных значений — это максимально прозрачная отчествообразная фамилия.