Фамилия Шарнаева — женская форма фамилии Шарнаев, и её разумнее рассматривать через мужской вариант, который указывает на родоначальника. Основа фамилии — прозвище или имя Шарнай. Словообразовательная модель здесь нестандартная: суффикс -ев (вариант -ов после мягкого согласного) присоединён к основе, оканчивающейся на -ай. Это характерно для фамилий, образованных от тюркских или иранских имён, где конечное «й» не отсекается, а сохраняется.

Самая вероятная версия происхождения — от тюркского имени Шарнай. В тюркских языках «шар» может означать «город» (персидское заимствование) или «слава, почёт», а «най» — «судьба, участь» либо «мудрость». Таким образом, имя Шарнай могло переводиться как «городской мудрец» или «славная судьба». Встречается оно у башкир, татар, ногайцев, а также у народов Северного Кавказа, например у чеченцев (вайнахское имя Шарна). Фамилия Шарнаева распространена в Чечне, Ингушетии, Дагестане и среди астраханских татар.

Менее правдоподобна, но возможна версия, связывающая фамилию с диалектным русским словом «шарнай» — так в некоторых говорах называли нерадивого, ленивого человека. Однако тюркская этимология для фамилии с таким звучанием и географией выглядит убедительнее. Сословно предки Шарнаевых могли быть как крестьянами, так и воинами — в среде горских народов фамилии часто закреплялись за целыми тейпами (родами), где прозвище становилось родовым именем.

В написании фамилии возможны варианты: Шарнаев (мужская форма) и Шарнаева, а также реже встречающаяся форма Шарнайев, если основа осознавалась как полное имя. В современной России фамилия не входит в число частых, но имеет устойчивые очаги бытования в республиках Северного Кавказа и в Поволжье.