Фамилия Мухатдинов — одна из тех, в которых слышна восточная, в первую очередь тюрко-татарская, основа. Её ядро — арабское имя Мухатдин, которое в исламской традиции означает «возрождающий веру» или «обновитель религии». Имя составное: «мухйи» — «оживляющий, возрождающий» и «дин» — «вера, религия». Полный аналог — более известное имя Мухитдин (Мухиддин), но в бытовой речи и при переходе в фамилию оно могло сократиться или изменить звучание под влиянием местных говоров.

Суффикс -ов указывает на русскую модель образования фамилий, характерную для крещёных татар, башкир и других народов Поволжья и Урала. В XIX веке, при переходе на русские паспортные стандарты, многие мусульманские имена оформлялись именно так: к основе добавляли -ов или -ев, превращая имя отца в наследственное имя семьи. Таким образом, Мухатдинов буквально означает «сын (потомок) Мухатдина».

Географически фамилия чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Реже — у кавказских народов, где имя могло бытовать в форме Мухтадин. В отличие от фамилий на -ин (типа Мухатдинкин), которые характерны для более русифицированных групп, форма на -ов типична для волго-уральского региона.

Сословная принадлежность предков могла быть разной: от мулл и сельских учителей до крестьян и торговцев. Имя Мухатдин давали не только духовным лицам, но и в знак благочестия простым семьям. В метрических книгах XIX века можно встретить записи о Мухатдиновых среди государственных крестьян и мещан. Фамилия не редкая, но и не массовая — она сохраняет прямую связь с конкретным именем-прозвищем, что делает её историю прозрачной.