Фамилия Шамшитдинов — яркий пример того, как арабское имя, пройдя через тюркскую языковую среду, закрепилось в русской фамильной модели. Её основа — сложное мужское имя Шамшитдин, которое восходит к арабским корням «шамс» (солнце) и «дин» (вера, религия). В буквальном переводе оно означает «солнце веры» или «светоч религии». Это теофорное имя, то есть содержащее указание на Бога, — распространённый тип имён в мусульманских культурах.

Фамилия образована по классическому для тюрко-татарских фамилий русскому патронимическому суффиксу -ов. Исходная форма — Шамшитдинов сын, то есть «потомок Шамшитдина». Примечательно, что имя Шамшитдин встречается в двух основных вариантах: с конечным «д» (Шамшитдин) и с конечным «т» (Шамшиттин). Второй вариант характерен для казахского и киргизского произношения, где арабское «д» переходит в глухой «т». Соответственно, фамилия Шамшитдинов — это преимущественно татарская, башкирская или азербайджанская форма, а Шамшиттинов — казахская или киргизская.

Географически фамилия Шамшитдинов наиболее плотно представлена в Татарстане, Башкортостане, а также в регионах Поволжья с татарским населением. Встречается она и в Средней Азии, но там чаще встречается вариант на -ов с более твёрдым произношением. Сословно предки носителя фамилии, скорее всего, относились к крестьянам или мещанам, хотя имя «солнце веры» могло даваться в среде духовенства или зажиточных горожан. Фамилия недворянская, но и не обязательно низовая — она фиксирует принадлежность к мусульманской общине, где имя-основа было знаком благочестия.

Редкость фамилии в том, что она сохранила полную форму имени, а не сократилась до более короткой, как, например, Шамсутдинов (от «шамс» + «ад-дин»). Это говорит о том, что имя Шамшитдин бытовало как самостоятельное, а не как вариант Шамсуддина. В современных ономастических справочниках (например, у Б. Унбегауна или в работах Г. Ф. Саттарова) фамилия не выделяется в отдельную статью, но её разбор по модели типичен для тюрко-татарской антропонимии.