Фамилия Шаймаханов — яркий пример того, как тюркские имена и прозвища переплавлялись в русскую фамильную модель. Её основа — составное имя, распространённое у многих тюркских народов (татар, башкир, казахов, ногайцев). Первая часть, «Шай», восходит либо к арабскому «шах» (царь, правитель, хозяин), либо к имени Шай (Шаяхмет, Шаймурат), где «шай» может означать «щедрый» или «достойный». Вторая часть — «Махан» — это один из вариантов имени Мухаммед, адаптированный в тюркской среде (ср. Махамбет, Махан). Таким образом, Шаймахан — это сложносоставное имя со значением вроде «царственный Мухаммед» или «щедрый, как Мухаммед».

Фамилию образовали по русской патронимической модели: к основе Шаймахан добавили суффикс принадлежности -ов. В буквальном смысле Шаймаханов — «сын Шаймахана». Такая схема типична для фамилий, возникших в среде крещёных татар или башкир, а также у народов, вошедших в состав Российской империи, где при записи в метрики или ревизские сказки тюркское имя русифицировали, добавив окончание.

Географически фамилия тяготеет к регионам Поволжья, Приуралья и Западной Сибири. Её можно встретить у татар (особенно казанских и мишарских), башкир, а также у казахов, где фамилия могла закрепиться уже в советское время при замене родовых имён на русские патронимы. Встречаются варианты написания: Шаймаханов, Шаймахан, а также фонетически близкая Шаймуханов, что связано с разным произношением гортанного «х» в тюркских языках.

С точки зрения социального происхождения, предки носителя этой фамилии — скорее всего, не из дворянского сословия. Тюркские сложные имена с компонентом «шах» и «Мухаммед» давали и простым крестьянам, и ремесленникам, и служилым татарам. Фамилия не указывает на аристократическое происхождение, но говорит о крепкой приверженности традиции называть детей в честь пророка или с пожеланием власти. В дореволюционных документах Шаймахановы могли записываться как «мещане» или «государственные крестьяне».

Отдельного внимания заслуживает ударение. В русском языке фамилию обычно произносят с ударением на третий слог: Шаймаха́нов. Однако в тюркской среде исходное имя Шаймаха́н (с ударением на последний слог) могло звучать иначе, и в быту возможны колебания. Это типичная ситуация для фамилий, где русская акцентологическая норма накладывается на иноязычную основу.