Фамилия Шагмазов — редкая, её корни ведут к тюркским языкам, скорее всего к татарскому или башкирскому. В основе лежит личное имя Шагмаз, которое состоит из двух частей: «шаг» (шах, государь, повелитель) и «маз» (вариант слова «баз» — игра, забава, или же «маз» — смазка, мазь, но в антропонимике чаще связывают с глагольной основой). Правдоподобнее всего, что имя Шагмаз — это сложение «шах» и «баз» в значении «играющий с царём» или «царский игрок» (скоморох, затейник при дворе). В тюркской ономастике встречаются имена с таким корнем, например, Шахбаз, где «баз» — сокол, но в случае Шагмаз скорее сработала фонетическая адаптация: «шах» + «баз» дали «шагмаз» через оглушение согласного.

Суффикс -ов указывает на русскую модель оформления фамилии, типичную для народов Поволжья и Приуралья: татарские, башкирские имена часто русифицировали, добавляя окончание -ов/-ев. Так Шагмаз стал Шагмазовым — «сын Шагмаза». Встречаются варианты написания с одной «з» (Шагмазов) и с двумя (Шагмаззов), но первый исторически основный.

География фамилии узкая. По данным современных переписей, Шагмазовы сосредоточены в Башкортостане, Татарстане и Оренбургской области. Встречается фамилия и среди кавказских народов (например, у ингушей или чеченцев), но там она, скорее всего, пришлая или образована от другого корня — от имени Шагмаз как варианта арабского «шахмат»? Эта версия слабая, так как «шахмат» в тюркские языки вошёл поздно и редко становился личным именем.

Сословная принадлежность предков неясна: имя Шагмаз могли носить как крестьяне, так и служилые татары. В документах XIX века фамилия не фиксируется в дворянских родословных книгах, что говорит о крестьянском или мещанском происхождении большинства носителей. Ударение в фамилии — на второй слог: Шагма́зов.