Фамилия Шатамаев — редкая и неочевидная с первого взгляда. Её основа не бросается в глаза, а суффикс -аев указывает на тюркское происхождение. Такое окончание характерно для фамилий, образованных от тюркских имён или прозвищ, которые в русском языке адаптировали по модели притяжательных прилагательных: чьим будешь? — Шатамаевым.

Корень «Шатамай» (или «Шатама») скорее всего восходит к тюркскому личному имени. Распространённая модель: имя + аффикс принадлежности -май/-бай (в значении «богатый», «господин», «владелец»). Первая часть «шат» может означать «радость», «веселье» (в тюркских языках, например, у татар и башкир) или быть искажением от «шад» — «счастливый». Таким образом, имя Шатамай могло значить «радостный господин» или «богатый весельем». Вторая версия — основа «шат» связана с тюркским словом «шатыр» (шатёр) или «шат» (скала, утёс), но это менее вероятно для личного имени.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически смешивались русское и тюркское население: Поволжье, Приуралье, Оренбуржье. Встречается она и у башкир, и у татар, и у русских, что говорит о давних межэтнических контактах. Скорее всего, предок носителя фамилии получил прозвище или имя Шатамай, а его дети и внуки уже записались как Шатамаевы — по обычной для XVI–XVII веков схеме.

Отдельного внимания заслуживает редкость фамилии. В отличие от массовых Ивановых или Кузнецовых, Шатамаевых мало. Это означает, что род, скорее всего, происходит из одной локальной группы — одного села или даже одной семьи, которая не дала множества боковых ветвей. В архивных документах фамилия почти не встречается, что затрудняет точную датировку её появления, но косвенно подтверждает версию о позднем закреплении (XVIII–XIX века), когда крестьянам массово давали фамилии по прозвищам.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Шатаев, Шаталов, Шаталин) показывает, что все они образованы от разных форм одного корня. Шатаев — от имени Шатай (усечённая форма), Шаталов — от прозвища Шатал (возможно, «болтун» или «шатун»), а Шатамаев сохранил полную трёхчастную структуру тюркского имени, что делает его особенно ценным для историков языка.