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Al parecer, la etimología de Mutxamel no tiene relación con la «abundancia de miel» que podría deducirse del nombre, una teoría muy popular durante un tiempo, que se atribuye al geógrafo Joan Soler.
No hay consenso sobre el origen del nombre, pero la teoría más difundida es la que planteó Joan Coromines, según la cual derivaría de la composición del vocablo árabe mugmā, «mercado», y del romance el, «punto de encuentro», de modo que mugmā-el o mugtamiā-el sería un nombre equivalente a «punto de encuentro para el mercadeo», «gran mercado» o incluso «mercado de Dios». Sin embargo, los estudios más recientes apuntan a que el nombre en árabe no tendría significado propio, sino que sería otra transcripción fonética de un nombre prerromano todavía desconocido.
Las primeras referencias de la localidad son de 1569, cuando aparece con la forma valenciana Muchamel, y de 1609. Los documentos del archivo municipal utilizaron la grafía Muchamel hasta finales del siglo XIX, aunque durante ese siglo y el anterior la única forma oficial fue Muchamiel. En 1990 se estableció como denominación oficial del municipio la forma valenciana, Mutxamel, tras la aprobación por el pleno del ayuntamiento el 26 de septiembre de 1989.