Фамилия Шамлий — редкий случай, когда суффикс сразу выдаёт географию. Окончание -ий в русских фамилиях обычно указывает на польское или украинское происхождение (Петровский, Запорожский), но здесь оно приросло к основе, которая звучит по-тюркски. Это наводит на мысль, что перед нами фамилия украинская или южнорусская, образованная от прозвища, которое занесли в эти земли выходцы из степных народов.

Корень «шам(л)» скорее всего восходит к тюркскому слову «шам» — свеча, факел, светильник. В переносном смысле так могли прозвать человека с яркой внешностью, светлыми волосами или того, кто работал с огнём, например, мастера-свечника. Менее вероятная, но возможная версия — связь с арабским «шам» (Сирия, Дамаск), но для прозвища в украинской среде это звучит натянуто. Правдоподобнее, что Шамлий — это человек из рода Шамло, то есть прозвище Шамо или Шамло с добавлением патронимического суффикса -ий, который в украинской традиции означал «чей-то сын».

Суффикс -лий в русских и украинских фамилиях встречается редко и почти всегда заимствован. В тюркских языках -лы/-ли — это суффикс принадлежности (например, «шамлы» — имеющий свечу, со свечой). Если фамилия пришла из Крыма или Приазовья, то Шамлий могло быть исходным прозвищем, которое на русской почве переоформили под славянское окончание. В таком случае предок носителя фамилии мог быть ногайцем, татарином или турком, перешедшим на оседлый образ жизни.

Сословная принадлежность Шамлиев, скорее всего, была казачьей или крестьянской. Фамилии на -ий у украинских казаков часто фиксировали прозвище, данное за характерную черту или ремесло. Дворянских родов с такой фамилией в исторических источниках не прослеживается, что косвенно подтверждает её народное, низовое происхождение.

Сегодня фамилия Шамлий встречается в основном на юге России (Краснодарский край, Ростовская область) и в восточных областях Украины. Это согласуется с версией о тюркском следе: именно в этих регионах в XVI–XVIII веках активно смешивались славянское и степное население. Носитель фамилии может считать себя потомком человека, чьё прозвище звучало как «свечка» — либо из-за светлых волос, либо из-за работы при огне.