Фамилия Шелухеева — редкий случай, когда женская форма закрепилась в официальном бытовании раньше или наравне с мужской. В основе фамилии лежит прозвище или неканоническое имя Шелуха. В русских говорах у слова «шелуха» два основных значения: первое — отходы, кожура, второе — переносное, худая, тощая, невзрачная одежда или сам человек, «облезлый», небогатый. Прозвище могли дать либо за внешнюю неказистость, либо, что вероятнее, за профессию, связанную с очисткой зерна, лущением (например, на мельнице или крупорушке).

Модель образования проста: суффикс -ев- (вариант -ов- после мягких и шипящих основ) указывает на принадлежность. Шелухеева — буквально «дочь (или жена) Шелухея». Мужская форма Шелухей (от Шелуха) — это типичный для южнорусских и украинских говоров способ образования прозвищ: с суффиксом -ей, который придаёт оттенок пренебрежения или фамильярности (сравните: Глухой — Глухей, Босой — Босей). Таким образом, Шелухей — это «тот самый Шелуха», человек с ярко выраженным признаком.

Особенность фамилии — её ареал. Она встречается преимущественно в Курской, Белгородской областях и на востоке Украины (Сумщина, Харьковщина). Это зона южнорусского наречия, где активно использовались суффиксы -ей/-ай в прозвищах. В северных или центральных регионах России от той же основы образовались бы фамилии Шелухов или Шелухин (от Шелуха или Шелухо). Шелухеева — маркер того, что предки жили на пограничье русского и украинского языковых миров.

В дореволюционных переписях эта фамилия почти не фиксируется у дворян или купцов. Скорее всего, носители были крестьянами или однодворцами (государственными крестьянами южных окраин, нёсшими сторожевую службу). Прозвище «Шелуха» могло быть ироничным — так могли назвать бедняка, у которого «ни кола, ни двора, одна шелуха», или, напротив, запасливого хозяина, который всё чистит и сушит до шелухи.

Спорных версий две, и обе слабые. Первая — от тюркского имени, якобы означающего «левый»; она не подтверждается ни фонетикой, ни географией. Вторая — от слова «шелушить» (чесать лён); но в таком случае основа была бы глагольной, и фамилия звучала бы как Шелушилин или Шелушников. Самая правдоподобная версия — бытовое прозвище по признаку внешности или занятию, обыгранное через характерный южнорусский суффикс.