Фамилия Шахмамедов — одна из тех, что ведет в Закавказье и на Ближний Восток, а не в славянскую среду. Её основа — сложное имя, состоящее из двух персидских (и шире — иранских) корней: «шах» (شاه — царь, владыка) и «мамед» — местная, тюркизированная форма имени Мухаммад. Таким образом, Шахмамед означает «царь Мухаммад» или «Мухаммад-шах» — составное имя, популярное у народов, испытавших влияние ислама и персидской культуры: у азербайджанцев, лезгин, татов, горских евреев.

Русский суффикс -ов в конце — чисто грамматическая примета, которая закрепилась в российских документах XIX–XX веков. Когда народы Кавказа и Закавказья вошли в состав Российской империи, их фамилии часто русифицировали, добавляя окончание -ов/-ев к отцовскому имени. Так Шахмамед стал Шахмамедовым: «сын Шахмамеда». В самой Азербайджане и Дагестане эта фамилия может писаться и без суффикса — Шахмамед, но в русскоязычном контексте форма на -ов закрепилась.

Интересно, что имя Шахмамед встречается и как самостоятельное, и как вариант более длинных составных имен (например, Шахмамедхан). В некоторых случаях оно могло быть не личным именем, а прозвищем — так могли назвать человека властного, богатого или просто с пышной бородой, в шутку сравнив с царём. Но более вероятно, что фамилия восходит именно к реальному имени предка, а не к прозвищу.

С точки зрения географии, Шахмамедовы — это в первую очередь азербайджанская и дагестанская фамилия. Встречается она и у талышей, и у татов. В России носители сосредоточены в южных регионах и в Москве, куда переехали в советское и постсоветское время. В отличие от многих русских фамилий, здесь нет сословного подтекста: Шахмамедовым мог быть и крестьянин, и купец, и мулла — фамилия не указывает на социальный статус, только на имя отца.

В написании возможна путаница: встречаются варианты Шахмаметов, Шахмамедов, Шахмамед-ов. Двойное «м» — норма, потому что в исходном имени «Мамед» оно удвоенное, хотя в разговорной речи часто произносят с одним.