Фамилия Замалетдинов образована от арабского мужского имени Замалетдин — диалектной формы имени Джамалетдин (Жамалетдин). Имя Джамалетдин составное: первая часть «джамал» переводится как «красота» или «совершенство», вторая — «дин» означает «вера, религия». Вместе имя даёт значение «совершенство веры». Со временем потомка человека по имени Замалетдин стали называть Замалетдиновым — буквально «сын Замалетдина».

Фамилия образована по стандартной русской модели с суффиксом -ов, который присоединяется к основам, оканчивающимся на согласный. Это типичный способ оформления тюркских и арабо-мусульманских имён в русской фамильной системе. Встречаются варианты написания Замалетдинов и Замалетдинов, но оба восходят к одному исходному имени.

Географически фамилия распространена в Поволжье, особенно среди татар и башкир, что связано с историей ислама в регионе и традицией давать детям арабские имена с религиозным смыслом. В отличие от многих фамилий, которые могли возникнуть от прозвищ или профессий, Замалетдинов прямо указывает на имя предка, а значит — на его вероисповедание и культурную среду. Фамилия не имеет отношения к сословной принадлежности: её носили и крестьяне, и купцы, и духовные лица.