Фамилия Нурмухамедов напрямую связана с составным мусульманским именем Нурмухаммед. На арабском «нур» — это «свет», а Мухаммед — имя главного пророка ислама, которое переводят как «прославляемый». Вместе получается «светоч Мухаммеда» или «свет Аллаха — Мухаммед», и такое имя давали мальчикам в знак глубокого уважения к пророку.

Имя Мухаммед настолько почитаемо, что в восточной традиции его охотно включали в состав сложных имён, и Нурмухаммед — лишь один из многих примеров. Подобных конструкций множество: например, Мухаммед-Амин («верный Мухаммед») или Мухаммед-Назар («взгляд Мухаммеда»). Фамилия Нурмухамедов закрепилась в русскоязычной среде через стандартную модель: к восточной основе добавили русский патронимический суффикс -ов, который указывает на «сына» или потомка человека по имени Нурмухаммед.

Интересно, что написание фамилии в русском языке не устоялось окончательно: встречаются варианты Нурмухамедов и Нурмухаммедов. Двойное «м» точнее передаёт арабскую графику, но на практике чаще пишут одну букву — так фамилия проще произносится и быстрее адаптировалась в документах. Оба варианта законны, и носитель может столкнуться с разным написанием даже в пределах одной семьи, что типично для фамилий, пришедших из тюркских и кавказских языков.

Распространена фамилия прежде всего в Казахстане, Узбекистане, Татарстане и на Северном Кавказе, где имя Нурмухаммед издавна в ходу у мусульманских народов. В прошлом носители такой фамилии могли быть потомками духовных лиц, уважаемых старейшин или просто людей, чьи предки носили это имя, — сословной привязки у неё нет, что говорит о широкой популярности имени среди разных слоёв населения.