Фамилия Шеломаев образована от прозвища или нецерковного имени Шеломай. Основа здесь — «шелом», древнерусское слово, означавшее шлем, боевой наголовник. В переносном смысле «шеломом» могли назвать человека с большой или необычной головой, а также того, кто постоянно носил шапку, не снимая. Прозвища от названий частей доспехов — не редкость в русской ономастике, но «Шелом» и его производные встречаются реже, чем, скажем, «Щит» или «Меч». Суффикс -аев указывает на характерный для русского Севера и некоторых областей Поволжья тип образования фамилий: он присоединялся к основе, оканчивающейся на -ай. Фонетически Шеломаев мог возникнуть и из формы Шеломяев, где «шеломя» — это курган, холм, возвышенность (слово встречается в «Слове о полку Игореве»: «вступилъ въ злать стремень... по шеломени»). В таком случае предок получил прозвище по месту жительства — на взгорье, на бугре. Обе версии лингвистически состоятельны, но прозвищная (от шлема) кажется более прямой и вероятной для фамилии, закрепившейся в крестьянской среде: доспешные прозвища давали не только воинам, но и людям с заметной внешностью. Географически фамилия тяготеет к северным и центральным регионам России, встречается в старых переписях Вологодской и Костромской губерний. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — это фамилия крестьянская или посадская, возникшая не ранее XVI–XVII веков, когда прозвища начали закрепляться за потомками.