Фамилия Нурхудтанов — редкий случай, когда исходное имя-основа не арабская или персидская классика, а местный, тюркский вариант. Вопреки ожиданию, корень здесь не «Нур» (свет) и не «Худ» (сам), а скорее всего, имя Нурхудта, которое образовано от тюркского слова, означающего «светлый», «сияющий» в сочетании с суффиксом принадлежности. Буквальное значение — «принадлежащий Нурхуде», где «Нур» — арабский компонент, а «худ» — тюркский или диалектный вариант слова «хозяин», «господин». Таким образом, фамилия переводится как «светлый господин» или «сияющий хозяин».

Суффикс -ов указывает на русскую модель образования фамилии от отчества. В XIX–XX веках, когда у народов Средней Азии и Поволжья начали массово оформлять фамилии по русскому образцу, к отцовскому имени добавляли этот суффикс. Нурхудтанов — значит «сын Нурхудты». Сама основа Нурхудта — это, вероятно, сокращённая или диалектная форма сложносоставного имени, вроде Нурхаджи или Нургали, где второй компонент со временем редуцировался.

Географически фамилия тяготеет к регионам с тюркским населением, где ислам и местные языки переплелись: это Татарстан, Башкортостан, а также некоторые районы Узбекистана и Казахстана. Встречается она редко, что говорит о локальном происхождении — возможно, от прозвища или имени одного человека, основавшего род в конкретном селе или ауле. Двойной суффикс («худ» + «та») в основе — характерная черта для имён, образованных от титулов или прозвищ: «худта» могло означать «сам себе господин», «независимый».

Социальный статус предков Нурхудтановых, скорее всего, был невысоким — крестьяне или ремесленники. Фамилии с таким суффиксом редко носили знать, которая предпочитала более аристократичные формы вроде «-беков» или «-оглы». В архивных записях начала XX века её можно встретить в метрических книгах мечетей, где фиксировали имена прихожан без фамилий, а затем при советской паспортизации добавили окончание «-ов». Ударение, по аналогии с подобными фамилиями, на предпоследний слог: Нурхудтанов.