Фамилия Осматов образована от личного имени Осмат — одной из обиходных форм арабского имени Усман (Осман). В русской бытовой среде, особенно в татарской и башкирской среде, имя Осман нередко произносили и записывали как Осмат, что и закрепилось в основе фамилии. Суффикс -ов указывает на типичную модель русской фамилии, означающую «сын» или «потомок»: Осматов — буквально «сын Осмата».

Само имя Усман (Осман) восходит к арабскому корню со значением «костный мозг», «суть», «крепкий». В исламской традиции это имя носил третий праведный халиф Усман ибн Аффан, поэтому оно широко распространено среди народов, традиционно исповедующих ислам. Соответственно, носители фамилии Осматов — это потомки человека, которого звали Осмат, то есть сокращённо-ласкательной формой от Осман.

Географически фамилия Осматов чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — регионах, где веками бок о бок жили тюркские и славянские народы. Интересно, что в русских документах XVII–XVIII веков, в записях о служилых татарах и башкирах, имя Осмат фиксировалось как полноценное, а не как уменьшительное: это говорит о том, что для окружающих форма Осмат давно стала самостоятельным именем.

В некоторых случаях фамилия могла возникнуть и от тюркского слова «осмат» — в диалектах так называли человека смуглого, «смуглого как оса» (от татарского «оса» — «смуглый»). Однако эта версия менее убедительна: имя Осман в регионе настолько распространено, что производное от него объяснение выглядит естественнее. Сословного барьера у фамилии не было — её носили и крестьяне, и торговцы, и духовные лица, но в дворянских родословных книгах Осматовы не числятся.