Фамилия Замалетдинова происходит от арабского мужского имени Замалетдин — диалектной формы имени Джамалетдин. В основе лежит сложение двух арабских корней: «джамал» (красота, совершенство) и «дин» (вера, религия). Вместе они дают значение «совершенство веры». Это имя — одно из многих теофорных имён, распространённых в мусульманской среде, где вторая часть слова отсылает к религиозному понятию.

Фамилия образована по русской словообразовательной модели: к основе имени Замалетдин прибавили патронимический суффикс -ов (в женском роде — -ова). Такая модель типична для фамилий, возникших в среде крещёных народов Поволжья и Приуралья, а также у татар и башкир, которые в XIX — начале XX века массово получали фамилии по отцу с помощью русских суффиксов. В данном случае суффикс не указывает на этническую принадлежность носителя, а лишь фиксирует способ оформления родового имени в официальных документах.

Исходное имя Замалетдин (Жамалетдин) было широко распространено среди татар и башкир, поэтому географически фамилия Замалетдинова чаще всего встречается в Татарстане, Башкортостане, а также в регионах с компактным проживанием татарского населения — в Оренбургской, Челябинской, Ульяновской областях. Встречается и вариант написания с буквой «Ж» — Жамалетдинова, но он менее частотен.

Поскольку фамилия образована от полного имени, а не от прозвища или профессии, её носители не обязательно происходят от одного общего предка с таким именем. В разных сёлах и городах разные люди по имени Замалетдин могли независимо друг от друга дать начало нескольким ветвям рода Замалетдиновых. Фамилия не указывает на сословную принадлежность предков: её могли носить и крестьяне, и муллы, и торговцы — имя было популярным в самых разных слоях тюрко-мусульманского населения.