Фамилия Нурмахан — редкий случай в русском ономастиконе: она не славянская по корню, а тюркская и мусульманская. Её основа — составное личное имя Нурмахан, которое распространено у казахов, киргизов, татар и других тюркоязычных народов. Первая часть, «нур», с арабского переводится как «свет», «сияние», вторая — «махан» — восходит к арабскому «Мухаммад» (прославленный, достохвальный) через тюркскую фонетическую адаптацию. То есть Нурмахан буквально означает «свет Мухаммада» или «сияние Мухаммада» — имя с религиозным оттенком, подчёркивающее приверженность исламу.

Фамилия Нурмахан образована по типичной для тюркских языков модели: личное имя без добавочного суффикса или окончания, что характерно для многих казахских и киргизских фамилий советского периода, когда их просто фиксировали в форме имени отца. В русском контексте она осталась без русифицирующих окончаний вроде -ов или -ин, поэтому воспринимается как нерусская и сохраняет исходное звучание. Встречается почти исключительно в среде потомков тюркских народов — в Казахстане, Киргизии, а также в татарских и башкирских семьях, которые переселялись в центральные регионы России.

По социальному происхождению предки носителей фамилии Нурмахан, скорее всего, были скотоводами, земледельцами или ремесленниками из степных и предгорных районов. Имя Нурмахан давали мальчикам в семьях, где ценили религиозное образование и уважали духовные традиции, поэтому среди предков могли быть муллы, учителя при мечетях или просто набожные люди. В советское время фамилия закрепилась в паспортах, и её носители расселились шире, но до сих пор она остаётся локальной и нечастотной.

Сравнение с однокоренными фамилиями вроде Нурмаханов или Нурмухамедов показывает, что Нурмахан — более архаичная и короткая форма, без патронимического суффикса. Это могло быть следствием ранней фиксации в документах, когда имя отца записывали как фамилию без изменений, или же сознательного сохранения исходного звучания в среде, где русская грамматика не навязывала окончания. В любом случае, фамилия Нурмахан — прямое указание на имя предка, которое несло в себе религиозный смысл и связь с тюркской культурой.