Фамилия Мухотдинов — яркий пример того, как русская фамилия может быть образована от арабского имени, прошедшего долгий путь через тюркские языки. Её основа — мужское личное имя Мухотдин, которое является фонетическим вариантом имени Мухитдин. В свою очередь, Мухитдин (араб. محي الدين) переводится как «оживляющий веру» или «возрождающий религию». Это составное имя: «мухйи» — «оживляющий, дающий жизнь» и «дин» — «вера, религия». Такие имена были широко распространены в мусульманских народах Поволжья и Средней Азии, особенно среди татар и башкир.

Словообразовательная модель фамилии проста и типична для русского языка: к основе Мухотдин добавили русский патронимический суффикс -ов, который означает «сын» или «потомок». Таким образом, Мухотдинов буквально — «сын Мухотдина». Интересно, что в исходном арабском имени звук «х» твёрдый, а в русской записи он часто смягчался или переходил в «к» — отсюда возможны варианты Мукатдинов или Мухитдинов. Фамилия Мухотдинов закрепилась именно в той форме, в которой имя звучало в конкретной диалектной среде.

Географически фамилия тяготеет к регионам с традиционно татарским и башкирским населением: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская, Самарская, Челябинская области. Встречается она и у представителей других тюркских народов, но реже. В дореволюционной России носители такой фамилии относились в основном к сословию государственных крестьян или мещан, так как татарская знать чаще носила фамилии на -ский или -ев с другими суффиксами.

Редкость фамилии Мухотдинов объясняется не только её специфическим звучанием, но и тем, что имя Мухотдин менее распространено, чем, например, Мухаммад или Ахмет. В ономастических справочниках эта фамилия не фигурирует как массовая, что делает её ценным маркером конкретной семейной истории, восходящей к одному предку — человеку, носившему имя с глубоким религиозным смыслом.