Фамилия Шамренова — женская форма, а её мужской вариант — Шамренов. В основе фамилии лежит прозвище или имя Шамрен, которое, скорее всего, имеет тюркские корни. Слово «шам» в тюркских языках означает «свеча» или «светильник», а суффикс «-рен» может указывать на принадлежность или качество. Таким образом, Шамрен — это «тот, кто со свечой» или «светлый человек». Впрочем, есть и другая версия: «шам» могло быть частью арабского имени Шамс (солнце), искажённого в народной речи. В таком случае Шамрен — производное от имени Шамсуддин («солнце веры»), что было распространено среди мусульманских народов Поволжья и Кавказа.

Фамилия образована по русской модели с суффиксом «-ов», что типично для фамилий, появившихся у народов, вошедших в состав Российской империи. Суффикс «-ов» здесь не указывает на прямую принадлежность (как в русских фамилиях от отчества), а служит способом русификации тюркской основы. Носители фамилии Шамреновы чаще всего встречаются в Оренбургской области, Башкортостане и Татарстане — регионах, где исторически смешивались тюркские и славянские традиции имянаречения.

Сословно предки Шамреновых, вероятно, относились к государственным крестьянам или тептярям — так называли выходцев из башкир, татар и других народов, которые несли повинности, но не были крепостными. В XVIII–XIX веках многие из них получали фамилии именно по прозвищам или именам старшего в семье, без привязки к дворянству или купечеству. Фамилия не фиксируется в списках столбового дворянства, что подтверждает её «народное» происхождение.

Уникальность фамилии — в её редкости: она почти не встречается за пределами указанных регионов, а её основа не имеет однозначного толкования даже в ономастических справочниках. Если сравнивать с однокоренными, например, Шамсутдинов или Шамрай, то Шамренов стоит особняком из-за нестандартного суффикса, который мог возникнуть как местный диалектный вариант.