Фамилия Мухудинова — женская форма от Мухудинов, и её происхождение напрямую связано с арабо-мусульманским именем Мухиддин. В основе лежит имя Мухиддин (араб. محيي الدين — «оживляющий веру», «возрождающий религию»), распространённое в странах ислама. На русской почве оно получило огласовку «Мухудин» из-за особенностей произношения в тюркских языках, которые и стали посредниками при заимствовании.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе Мухудин добавили патронимический суффикс -ов, что буквально означает «сын Мухудина». Женская форма Мухудинова возникла как естественное грамматическое изменение. Суффикс -ин тут не используется, хотя фамилии от мусульманских имён на -ин (например, Мухаметшин) тоже встречаются — но в данном случае работает именно тюрко-русская модель на -ов.

Географически фамилия тяготеет к регионам с компактным проживанием татар, башкир и других тюркоязычных народов России: Татарстан, Башкортостан, Оренбургская, Челябинская области. Встречается и у народов Кавказа, но реже. В дореволюционных метриках фамилия могла писаться как Мухадинов или Мухидинов — варианты зависели от местного произношения и грамотности писаря.

Социальный контекст: носители фамилии в XIX веке чаще всего были из крестьян или мещан, реже — из духовенства. Исходное имя Мухиддин нередко давали в честь известных суфийских шейхов, но к фамилии это привязывать не стоит — она лишь указывает на имя отца или деда, а не на род занятий.