Фамилия Шамсемухаметов — редкий пример сложения двух арабских корней в одной основе. В ней соединились «шамс» (солнце) и «Мухаммет» (арабская форма имени пророка Мухаммеда, в тюркской передаче — Мухамет). Буквально: «солнце Мухаммеда» или «солнце, подобное Мухаммеду». Такие составные имена — характерная черта мусульманской ономастики Поволжья и Приуралья, где тюркские народы (татары, башкиры) нередко комбинировали религиозные и поэтические образы.

Модель образования фамилии проста: к полному имени Шамсемухамет добавили русский патронимический суффикс -ов. Это типичный способ русификации мусульманских фамилий в XIX — начале XX века, когда при переписях и в документах отчество превращали в наследственную фамилию. То есть предок носителя фамилии звался Шамсемухамет, а его сыновей записывали как Шамсемухаметовы.

С точки зрения географии, фамилия почти не встречается за пределами Татарстана, Башкортостана и Оренбургской области. Её носители — потомки татарских или башкирских крестьян, реже — купцов и духовных лиц. В метрических книгах медресе можно найти и более архаичную форму записи — Шамс-эль-Мухаметов, но в советское время дефис и частица «эль» исчезли.

Интересная деталь: в отличие от большинства фамилий на -ов, где основа — краткое имя (например, Ахметов от Ахмет), здесь основа — полное двусоставное имя. Это говорит о том, что имя Шамсемухамет не было распространено как обиходное, а скорее давалось в религиозной среде, возможно, как второе, «книжное» имя. В быту такого человека могли звать просто Шамси или Мухамет, а полная форма оставалась для записи в реестры.

Споров о происхождении фамилии почти нет: арабские корни прозрачны, тюркская огласовка «Мухамет» вместо «Мухаммад» указывает на волго-уральский регион. Единственное, что может сбить с толку — попытка прочитать «шамсе» как тюркское «шам» (свеча). Но это ошибка: в основе именно арабское «шамс» (شمس) — солнце.