Фамилия Султанмагомедов — яркий пример сложения двух арабских корней, которые пришли в русский язык через тюркские и кавказские традиции именования. Её основа — составное мужское имя Султанмагомед, где первая часть «Султан» (араб. «властелин», «правитель») выступала почётным титулом, а вторая — «Магомед» (араб. «восхваляемый», «достойный хвалы») — одно из имён пророка Мухаммеда. Такие двусоставные имена (Султанмурат, Султанбек, Султанмагомед) были распространены у народов Кавказа и Поволжья: кумыков, аварцев, чеченцев, татар, башкир. Имя Султанмагомед закрепляли за мальчиком, желая ему и власти, и религиозного благословения.

Фамилия образована по русской словообразовательной модели с суффиксом -ов, который в данном случае присоединён к полной форме имени. Это типично для фамилий, возникших в XIX — начале XX века среди мусульманских народов Российской империи, когда при переписях и составлении метрических книг имена переоформляли в фамилии по образцу русских отчеств. То есть Султанмагомедов буквально означает «сын Султанмагомеда» или «принадлежащий роду Султанмагомеда».

Географически фамилия привязана прежде всего к Дагестану, где имя Султанмагомед было очень популярно, особенно у аварцев и кумыков. Много носителей фамилии живёт также в Чечне, Ингушетии и среди тюркских народов — татар и башкир, хотя у последних чаще встречаются варианты с усечением основы, например Султанов. Встречается фамилия и за пределами России — в Азербайджане, Казахстане и Турции, куда её вынесли миграционные волны.

Редкость фамилии — в том, что она сохранила полное двусоставное имя в качестве основы, в то время как многие носители предпочли сокращённые формы (Магомедов, Султанов). Поэтому Султанмагомедов — фамилия, которая прямо говорит о конкретном предке-тезке, а не о родовом прозвище. Сословная принадлежность предков чаще всего была крестьянской или горской общинной, хотя среди носителей имени Султанмагомед встречались и духовные лица, и старшины аулов — титул «султан» в имени не означал знатного происхождения, а был скорее пожеланием.

Ономастика относит такие фамилии к группе «арабо-тюркских по основе, русских по форме» — это поздний пласт русских фамилий, который сложился в зоне культурного пограничья. Никаких иных версий происхождения (например, от прозвища или профессии) не существует — корень однозначно именной.