Фамилия Оздемиров — редкий случай, когда русская фамилия образована от тюркского имени, но с помощью типично русского суффикса. В основе лежит турецкое или азербайджанское составное имя Оздемир (Özdemir), которое переводится как «чистое железо» или «настоящее железо» (öz — «суть, настоящий», demir — «железо»). В русском языке такое имя воспринимали как прозвище, а затем добавили патронимический суффикс -ов, получив буквально «сын Оздемира».

Суффикс -ов — самый распространённый в русской фамильной системе, он указывает на принадлежность к отцу. Если бы фамилия оформлялась по тюркской модели, она могла бы звучать как Оздемирли или Оздемироглу, но носители, попав в русскоязычную среду, адаптировали её под местную грамматику. Интересно, что ударение в фамилии обычно падает на последний слог: Оздемирóв, хотя исходное имя произносится с ударением на первый слог: Óздемир.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически был силён тюркский компонент: Татарстан, Башкортостан, Астраханская область, а также Северный Кавказ (особенно Ставрополье). Встречается она и у крымских татар, но в форме Оздемиров — уже как русифицированный вариант. В дореволюционных метрических книгах её почти нет, что говорит о сравнительно позднем закреплении: скорее всего, фамилия массово появилась в советское время, когда при паспортизации тюркские имена переводили в стандартный русский формат.

Словообразовательная модель проста: корень Оздемир- + суффикс -ов. Никаких редких аффиксов вроде -ский или -ин здесь нет, что делает фамилию «прозрачной» для этимолога. Единственная сложность — в написании: иногда встречается вариант Аздемиров (под влиянием акающего произношения), но он считается ошибочным, так как исходное имя пишется через «О».

В ономастических словарях фамилия не описана подробно, но по аналогии с другими фамилиями на -ов от тюркских основ (например, Батыров, Муратов) можно уверенно говорить о её происхождении. Версии о связи с осетинским или греческим корнем маловероятны: ни в осетинском, ни в греческом нет слова, близкого к «Оздемир», которое имело бы смысл «железо» или «суть».