Фамилия Нурмуханова происходит от мужского личного имени Нурмухан — распространенного у тюркских народов, особенно у казахов. Это имя, в свою очередь, восходит к арабско-персидским основам: «нур» означает «свет, сияние, луч», а «хан» — титул правителя, князя или военачальника. Таким образом, в основе фамилии лежит значение «светлый, лучезарный хан» или «сияющий правитель».

Имя Нурмухан чаще всего считают диалектным или разговорным вариантом более полных форм — Нурихан («лучезарный хан») или Нурмухаммет («сияние пророка», то есть свет Мухаммада). В живой речи длинные имена часто укорачивали, отбрасывая часть звуков, чтобы получить более простое и удобное в быту имя. Так и возникла форма Нурмухан, которая затем закрепилась как самостоятельное имя.

Сама фамилия образована по классической для русского языка модели: к основе Нурмухан добавлен притяжательный суффикс -ов, а для женского рода — окончание -а. Первоначально форма Нурмуханов означала «сын Нурмухана» или «принадлежащий роду Нурмухана». Такая модель была типична для многих народов Российской империи, где русская администрация фиксировала имена инородцев в документах, добавляя русские фамильные окончания.

В тюркской среде фамилии в современном понимании появились поздно — в основном в конце XIX — начале XX века, когда началась массовая паспортизация населения. До этого люди часто обходились именем и указанием отца или рода. Поэтому говорить о точной дате возникновения конкретной семьи Нурмухановых сложно: процесс был длительным и зависел от того, когда именно предки получили официальные документы.

Носители фамилии Нурмуханова — это, как правило, потомки казахов, а также, возможно, представителей других тюркских народов, у которых имя Нурмухан бытовало в обиходе. Встречается она и у татар, и у башкир, но чаще всего — в Казахстане. Сам факт того, что фамилия сохранилась в форме с русским окончанием, говорит о тесном взаимодействии тюркской и русской культур на протяжении последних столетий. Окончательные выводы о происхождении конкретной ветви рода можно сделать только после изучения семейных архивов, шежире (родословной) и метрических книг.