Фамилия Шахмухаметов — одна из тех, где в основе лежит полное арабское или тюрко-персидское имя, а не прозвище или профессия. Она образована от мужского имени Шахмухамет (варианты — Шахмухаммед, Шахмухаммат). Первая часть «шах» восходит к персидскому слову со значением «царь», «владыка», «господин», а «Мухамет» — это народная форма имени пророка Мухаммеда («восхваляемый», «достойный хвалы»). Таким образом, всё имя переводится примерно как «царь Мухаммед» или «господин, подобный Мухаммеду» — составное имя с возвышающим, почтительным смыслом, типичное для мусульманского именослова.

Суффикс -ов указывает на русскую модель образования фамилий: буквально «сын Шахмухамета» или «из рода Шахмухамета». Это патронимическая фамилия, которая закрепилась у тюркских народов, принявших русскую форму документальной записи в XIX–XX веках. В отличие от русских фамилий, где суффикс -ов присоединяли к прозвищам или мирским именам, здесь он «прирос» к полному мусульманскому имени.

Географически фамилия Шахмухаметов чаще всего встречается у башкир и татар (особенно у казанских татар и мишарей), реже — у представителей других тюркских народов России. В Башкортостане и Татарстане эта фамилия не редкость, но и не входит в число самых распространённых. Встречаются также варианты написания с одной «м» — Шахмухатов, но это уже другая, более редкая форма.

Однокоренные фамилии — Шахмухамедов (более книжный вариант с «е»), Шахмаметов, Шахматов. Последняя интересна тем, что могла возникнуть из того же имени, но с усечением: «Шахмат» как краткая форма от «Шахмухамат». В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» такие образования не выделяются отдельно, но они типичны для тюрко-татарского именослова, где сложные имена часто сокращались в быту.

Сословно предки носителя фамилии могли быть кем угодно — от крестьян до купцов или духовных лиц. Составное имя с «шах» не гарантирует знатного происхождения: в мусульманской среде такие имена давали, желая ребёнку удачи и уважения, а не из-за реального титула. Поэтому искать в истории конкретного «царя» или «владыку» в роду не стоит — это скорее пожелание, чем свидетельство статуса.