Фамилия Шамарханов — одна из тех, что ставят перед исследователем сразу несколько вопросов. С первого взгляда её основа кажется составной, и это действительно так. В её ядре лежит сложное имя Шамархан, которое можно разбить на две части: «шам» и «архан». Первая часть, «шам», в тюркских языках чаще всего восходит к арабскому «шамс» — солнце, но могла означать и «Сирию» (Шам), и даже «свечу» (от персидского «шам»). Вторая часть — «архан» — это тюркский титул, означающий «хан народа», «главный хан». Имя Шамархан, таким образом, можно толковать как «солнечный хан» или «сияющий правитель». Это типичная для тюркской антропонимии модель, где к титулу добавляется эпитет.

Суффикс -ов указывает на русскую модель образования фамилии. В XIX — начале XX века, когда у народов Средней Азии, Казахстана и Поволжья начали массово фиксировать фамилии по русскому образцу, к именам отцов (или дедов) добавляли именно этот суффикс. Шамарханов означает «сын Шамархана» или «из рода Шамархана». Географически фамилия тяготеет к татарской, башкирской и казахской среде, реже встречается у узбеков. Встречаемость её невысока, что говорит о том, что имя-основа не было массовым, а принадлежало, скорее, конкретным родам.

Интересна параллель с фамилией Шамханов. В ней корень «шам» соединяется не с «архан», а с «хан» напрямую. Шамарханов же — более редкий и, возможно, более древний вариант, где сохранился полный титул «архан». В дореволюционных записях можно встретить написание «Шамархановъ» или даже «Шамарханов», что не меняет сути, но указывает на адаптацию к русской орфографии. Прозвище или имя Шамархан мог получить человек, выделявшийся властностью, или же это был родовой титул, передававшийся по наследству. Точных сведений о сословном происхождении носителей фамилии нет, но её структура указывает на то, что предки были людьми заметными в своей общине — не обязательно знати, но уважаемыми старейшинами или военными.