Фамилия Нарутдинова — женская форма мужской фамилии Нарутдинов. Её основа — арабское составное имя Нарутдин, которое в тюркской среде (особенно у татар и башкир) приобрело форму, удобную для произношения. Исходный арабский вариант — Нуруддин (Nur ad-Din), что переводится как «свет веры» или «сияние религии». При переходе в тюркские языки начальное «ну» могло измениться на «на» под влиянием диалектного произношения или по аналогии с другими именами, начинающимися на «нар» (например, Нариман). Таким образом, Нарутдин — это тот же Нуруддин, но в местной огласовке.

Фамилия образована по стандартной для Поволжья и Урала модели: к имени Нарутдин добавили русский патронимический суффикс -ов (в женском варианте -ова). Изначально это отчество: «сын Нарутдина». Замена финального «н» на «н» в суффиксе — обычное дело, когда основа оканчивается на согласный. Важно, что суффикс -ов, а не -ин, хотя имя заканчивается на -ин. Это объясняется тем, что в русской традиции фамилии на -ин образуются от основ на -а/-я (Илья — Ильин), а здесь основа твёрдая, иноязычная, поэтому использовали -ов.

Географически фамилия Нарутдиновы распространена преимущественно среди татар и башкир, особенно в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях. Встречается и у других тюркских народов, исповедующих ислам. Поскольку имя Нуруддин — одно из распространённых мусульманских имён, однокоренные фамилии (Нурутдинов, Нуретдинов, Нуруллин) встречаются гораздо чаще, чем вариант с «нар». Фамилия Нарутдинов — более редкая, её носители, скорее всего, происходят из рода, где имя закрепилось именно в такой диалектной форме.

Сословного барьера у фамилии нет. В среде татар и башкир фамилии на -ов/-ев носили и крестьяне, и купцы, и духовенство. Конкретных данных о том, кем были предки, без генеалогического исследования не получить, но можно предположить, что родоначальник был человеком верующим — имя «свет веры» давали с надеждой на благочестие. В архивных записях XIX века фамилия могла писаться по-разному: Нарутдинов, Нарутдиновъ, изредка Нурутдинов, если писарь «исправлял» имя на литературный лад.