Фамилия Шахтемирова — яркий пример того, как в русской фамилии сохранился отзвук восточного имени и тюркского прошлого. Её основа — мужское имя или прозвище Шахтемир, которое состоит из двух частей: «шах» (от персидского «царь, владыка, господин») и «темир» (тюркское «железо»). В буквальном переводе это «железный царь» или «царь-железо» — имя-оберег, которое должно было дать мальчику крепость и силу, сравнимую с металлом, и одновременно указать на высокое положение.

Суффикс «-ова» указывает на принадлежность: Шахтемирова — это дочь или жена Шахтемира. В русской традиции фамилия закрепилась в женской форме, хотя её носительницы происходят из рода, основателем которого был мужчина с этим именем. Фамилия не является исконно русской по корню, но органично вписалась в систему русских фамилий благодаря типичному окончанию.

География бытования фамилии тяготеет к регионам с сильным тюркским и кавказским влиянием: это Северный Кавказ (особенно Дагестан, Чечня, Ингушетия), а также территории Поволжья, где исторически жили татары и башкиры. Встречается она и у народов, испытавших влияние персидской культуры. Сложно сказать, к какому именно сословию принадлежали первые Шахтемировы, но имя «Шах» в основе часто давали не только знати, но и простым людям как пожелание удачи и почёта.

Интересно, что фамилия сохранила архаичную форму: в тюркских языках слово «темир» могло звучать и как «демир», «темер». Вариант «Шахтемиров» — более близкий к первоисточнику, без оглушения и смягчения. Это говорит о том, что фамилия записывалась грамотными людьми, скорее всего, при переписях или в метрических книгах, и не успела сильно измениться в бытовом произношении. Встречаются и родственные фамилии — Шахтемировы, Шахтемирян, Темиршаховы, где части имени поменялись местами, что подтверждает живую народную этимологию.