Фамилия Шаматов в своей основе имеет тюркское слово «шамат», что в переводе с ряда языков (татарского, башкирского, казахского) означает «быстрый», «проворный», «резвый». Скорее всего, именно так — Шамат — называли в народе человека с живым, подвижным характером, который всё делал быстро и энергично. Такие прозвища были распространены в среде тюркоязычных народов Поволжья и Урала, и фамилия Шаматов встречается чаще всего у татар, башкир и представителей других тюркских этносов, что указывает на её географическую привязку к этим регионам.

Модель образования фамилии типична для русской адаптации тюркских имён: к основе Шамат добавили русский патронимический суффикс -ов, который отвечает на вопрос «чей?» и означает принадлежность к роду. Таким образом, Шаматов буквально означает «сын (потомок) Шамата». В русской ономастике это стандартный способ русификации нерусских прозвищ, зафиксированный ещё в XV–XVII веках, когда служилые татары и башкиры получали фамилии по отцу.

Существует менее распространённая версия, связывающая фамилию с арабским именем Шамат (возможно, искажённое от Шамс — «солнце»), но она слабая, так как имя Шамат в исламском именослове не встречается, а прозвищное значение «быстрый» документировано лучше. Встречаются также варианты написания Шаматов и Шаматов (с ударением на второй слог), но в русских документах закрепился первый вариант.

Сословно предки Шаматовых могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми — например, в Казанской и Оренбургской губерниях татарские и башкирские роды нередко несли казачью или ясачную службу. Фамилия не относится к дворянским, но её носители среди татарской интеллигенции встречаются, что говорит о давней укоренённости в регионе.