Фамилия Мусулмонова — редкий случай, когда корень слова прямо и недвусмысленно указывает на вероисповедание. В основе лежит слово «мусульманин» (в тюркском или таджикском произношении — «мусулмон»). Это не прозвище по профессии и не производное от крестильного имени, а прямое указание на принадлежность к исламу в те времена, когда фамилии начинали закрепляться.

Фамилия образована по стандартной русской модели: к основе «Мусулмон» добавили суффикс -ов- (в женском роде — -ова). Такое окончание характерно для великорусских фамилий, которые давались по отцу: «чей?» — «Мусулмонов», то есть сын Мусулмона. Важно, что суффикс именно -ов, а не тюркский -оглы или персидский -заде. Это говорит о том, что носители фамилии жили в среде, где документы велись на русском языке, и адаптировали своё родовое имя под местную бюрократическую норму.

Вероятнее всего, фамилия возникла в среде татар, башкир или народов Средней Азии, которые входили в состав Российской империи. Называть человека «мусульманином» в качестве прозвища или неофициального имени было распространено в полиэтничных сёлах, где нужно было выделить человека по вере среди соседей-христиан или язычников. Позже это прозвище перешло в фамилию.

Встречается написание через «о» — Мусулмонова, что тоже характерно: в тюркских языках гласные могли редуцироваться, и на письме фиксировался тот вариант, который слышал писарь. В отличие от фамилии Мусульманинов (с суффиксом -ин), форма на -ов встречается реже и может указывать на более позднее оформление или на иной диалектный источник.

Сословного барьера у фамилии не было: её могли получить и крестьяне, и купцы, и духовные лица. Но по статистике, большинство носителей фамилии Мусулмонова в России и странах СНГ проживает в Татарстане, Башкортостане и в прилегающих областях Поволжья, что подтверждает её региональное происхождение.