Фамилия Мухтеремов — редкий случай, когда за русским суффиксом -ов стоит не славянское, а тюркское имя, причём с неочевидной историей. Вопреки ожиданию, в основе лежит не арабское «Мухтар» (избранный), а имя Мухтерем — вариант тюркского Мухтарам или Мухтарем, которое восходит к арабскому «мухтарам» — «уважаемый», «почтенный». Разница в огласовке (е вместо а) — не ошибка, а диалектная или фонетическая особенность: в ряде тюркских языков, особенно в татарском и башкирском, гласный в первом слоге мог редуцироваться или заменяться на более узкий звук.

Словообразовательная модель проста: к личному имени Мухтерем добавили русский патронимический суффикс -ов, который в Поволжье и Приуралье массово прикрепляли к тюркским именам при переходе на русскую систему фамилий в XVIII–XIX веках. Так появились десятки фамилий от имён на -ам/-ем: Мухтаров, Мухтаремов, а затем и Мухтеремов. Важно, что фамилия не указывает на род занятий или прозвище — она прямо говорит, что предка звали Мухтеремом, то есть в общине его считали человеком, достойным почтения.

Географически фамилия тяготеет к Татарстану, Башкортостану и Оренбуржью — регионам, где в XIX веке активно записывали татар и башкир в метрики с «обрусевшими» фамилиями. Встречаются также варианты Мухтаремов (с буквой а) и реже Мухтерямов — последний мог возникнуть под влиянием местного произношения, где конечный -ем звучал как -ям.

Спорный момент: некоторые исследователи связывают имя Мухтерем с арабским «мухтарам» через персидское посредничество, где ударение смещалось на первый слог, и гласный менялся. Другая гипотеза — что это форма имени Мухтар, адаптированная в диалектах мишарских татар. Обе версии правдоподобны, но первая надёжнее, так как в документах XVIII века зафиксированы именно формы с -ем (например, Мухтерем Аитов в ревизских сказках Казанской губернии).

Социальный контекст: носители фамилии в основном принадлежали к сословию государственных крестьян или тептярей (сословная группа татар и башкир, платившая подати). Дворянских родов с такой фамилией не отмечено — это фамилия простого человека, получившего прозвание за уважение в своей среде, а не за знатное происхождение.