Фамилия Шахмирзов — редкий пример восточного имени, перешедшего в русскую фамилию с помощью славянского суффикса. В её основе лежит составное имя Шахмирза, распространённое среди народов Кавказа и Средней Азии. Первая часть, «шах», восходит к персидскому слову со значением «царь, правитель». Вторая часть, «мирза» (или «мирзо»), — тюркский и персидский титул, означающий «сын князя», «писарь» или просто «господин». Таким образом, имя Шахмирза в целом можно истолковать как «царственный господин» или «правитель-мирза».

Фамилия образована по типичной для русской ономастики модели: к основе Шахмирз- прибавлен суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?»). Исходное имя Шахмирза носил, скорее всего, предок — старший мужчина в роду. Суффикс -ов, а не -ев, объясняется тем, что основа оканчивается на твёрдый согласный «з» (в именительном падеже звучит как «а», но в основе остаётся твёрдый звук). Такая модель типична для фамилий, возникших в районах активного смешения русского и тюрко-персидского населения — на Северном Кавказе, в Закавказье или в Средней Азии, особенно в XIX–XX веках, когда нерусские народы получали паспорта и фамилии фиксировались по русским образцам.

Встречается также вариант Шахмирзоев — с суффиксом -ев, что более характерно для таджикской и узбекской среды, где имя Шахмирзо произносится с конечным «о». Форма Шахмирзов, с твёрдым окончанием, чаще указывает на азербайджанские или дагестанские корни. В любом случае, носитель фамилии может проследить родословную до человека, которого уважительно называли Шахмирза — вероятно, зажиточного или уважаемого члена общины, но не обязательно знатного по крови, так как «мирза» в быту могло быть просто вежливым обращением.

Фамилия редкая, в массовых базах данных XIX века почти не встречается, что косвенно подтверждает её позднее оформление. Сословная принадлежность предков неясна — это могли быть как торговцы, так и сельские жители, получившие фамилию при советской паспортизации. Спорных версий происхождения у фамилии нет: составные имена с «шах» и «мирза» хорошо изучены в ономастике, и славянский суффикс здесь очевиден.