Фамилия Шамхали — редкий случай, когда основа не славянская, а тюркская или кавказская, а русский суффикс отсутствует. В ней нет привычных -ов, -ин или -ский, что сразу указывает на её позднее закрепление в русской среде либо на сохранение исходной формы без переоформления по русской модели. Скорее всего, перед нами фамилия, принесённая в русские земли выходцами с Северного Кавказа или из Закавказья.

Корень «шамхал» восходит к титулу правителей Кумыкии и части Дагестана — шамхал. В XV–XIX веках шамхалы Тарковские возглавляли одно из крупнейших феодальных владений на Кавказе. Сам титул, по разным версиям, происходит от арабского «шам» (Сирия) и тюркского «хал» (положение, власть) или от кумыкского «шаухал» — «главный, верховный». Таким образом, в основе фамилии лежит не имя и не прозвище, а социальный статус: предок мог быть приближённым шамхала, служить при его дворе или сам носить этот титул.

Поскольку фамилия не получила типичного русского суффикса, её носители, вероятно, сохраняли этническую и культурную обособленность дольше, чем многие другие группы. Встречается она преимущественно у кумыков, аварцев, лакцев, а также у терских казаков, которые контактировали с горскими народами. В русских документах XIX века фамилия Шамхали фиксируется как указание на происхождение из «шамхальства», то есть земель, подвластных шамхалу.

С точки зрения словообразования, это чистая основа без аффиксов — фамилия сохранила форму имени или титула в именительном падеже. Подобное явление редко для русской ономастики, но нормально для народов Кавказа, где фамилии часто равны личному имени или прозвищу. Если искать параллели в русских фамилиях, то Шамхали стоит в одном ряду с такими же «голыми» основами, как Кара, Бек, Хан — все они пришли из тюркской среды и не были адаптированы суффиксами.

Географически фамилия сегодня встречается в Дагестане, Чечне, Ставропольском крае, а также среди потомков кавказских эмигрантов в Турции и Сирии. В метрических книгах XIX века упоминания Шамхали редки, что подтверждает её локальный характер. Носители фамилии, как правило, не были крепостными — шамхалы и их окружение относились к высшим слоям горского общества, поэтому предки могли быть узденями (свободными общинниками) или даже князьями.