Фамилия Нурмадиев — типичный пример фамилии, образованной по русской модели от мусульманского имени. В основе лежит сложносоставное имя Нурмади (Нур-Мади), где первая часть «нур» с арабского переводится как «свет», «сияние», а вторая — «Мади» — сокращённая форма имени Мухаммад. Таким образом, имя Нурмади означает «свет Мухаммада» или «сияние веры». Фамилия Нурмадиев буквально значит «потомок Нурмади».

Суффикс -ев указывает на русскую модель патронимического образования. В тюркской и кавказской среде, откуда фамилия родом, окончание -ев (а не -ов) присоединяли к основам, заканчивающимся на мягкий согласный или -ий. Здесь конечная «и» в имени Нурмади дала переход в -ев, что типично для татарских, башкирских и казахских фамилий, адаптированных в русском документообороте.

Географически фамилия Нурмадиев распространена в Поволжье, особенно среди татар и башкир, а также в Казахстане и Средней Азии. Встречается и у народов Кавказа, где имя Нурмади также популярно. Поскольку фамилия происходит от личного имени, а не от прозвища или профессии, её носители не принадлежали к какому-то одному сословию: имя Нурмади могли дать и крестьянину, и мулле, и торговцу. Фамилия закрепилась в XIX веке, когда у мусульманских народов Российской империи начали массово фиксировать родовые имена по отцу.

В написании возможны варианты Нурмадиев и Нурмадыев — второй встречается реже и связан с особенностями передачи звука через «ы» в некоторых тюркских языках. Но основной, закреплённый в паспортах вариант — через «и».