Фамилия Жемолдинова — один из тех случаев, когда за русским суффиксом скрывается восточное имя с глубоким смыслом. В основе фамилии лежит мужское имя Жемолдин — тюркская адаптация арабского Джамалдин (Джамаль ад-Дин). Это составное имя: первая часть «джамаль» переводится с арабского как «красота», «обаяние», а также «совершенство»; вторая — «дин» означает «религия», «вера». В сумме имя несёт значение «красота (совершенство) религии» — типичный для исламской традиции комплиментарный теофорный антропоним.

Форма Жемолдин вместо Джамалдин объясняется законами тюркской фонетики: звук «дж» перешёл в «ж», долгий гласный упростился. Такое переоформление арабских имён — массовое явление у татар, башкир и других тюркских народов России. Встречаются и однокоренные фамилии: Жамалдинов, Джамалдинов — все они восходят к одному источнику, но различаются по степени адаптации.

Фамилия образована по русской модели: к основе Жемолдин добавили суффикс -ов (в женском роде -ова). Это значит, что предок носительницы фамилии — мужчина по имени Жемолдин. Русский патронимический суффикс закрепился в XIX–XX веках, когда тюркские народы массово получали фамилии по документам. До этого отчество по отцу (Жемолдин улы) было бессуффиксным и не передавалось по наследству.

Географически фамилия Жемолдинова тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам компактного проживания татар и башкир. В республиканских архивах она встречается чаще, чем в среднерусской полосе. Спектр занятий предков мог быть любым — от земледелия до торговли, но само имя указывает на среду, где исламские имена были нормой, а не заимствованием.

Форма Жемолдинова (с ударением, предположительно, на второй слог) — женский вариант фамилии. Мужская форма — Жемолдинов. Встречаются варианты написания через «а» (Жамалдинова), но они фиксируют более позднюю орфографическую норму, тогда как «е» в первом слоге — результат редукции гласного в живой речи.