Фамилия Шелюхов — редкий случай, когда в основе лежит не каноническое имя и не профессия, а, скорее всего, местное прозвище, связанное с диалектной лексикой. Наиболее вероятная версия возводит её к слову «шелюха» или «шелюга». В южнорусских говорах (особенно курских, орловских) «шелюгой» называли невысокий кустарник, тальник или вербу. Прозвище Шелюх могли дать человеку, жившему в зарослях такого кустарника, либо тому, кто занимался плетением корзин из ивовых прутьев. В таком случае фамилия — типичное «географическое» прозвище, описывающее место жительства или род занятий.

Словообразовательная модель проста: основа Шелюх- плюс патронимический суффикс -ов, означающий «сын Шелюха» или «принадлежащий Шелюху». Суффикс -ов- самый распространённый в русских фамилиях, что указывает на её формирование в центральных областях России, а не, скажем, в украинской или белорусской среде, где чаще встречались бы формы на -енко или -ук.

Существует и менее очевидная, но лингвистически интересная версия. В некоторых говорах «шелюха» — это бранное слово для неряшливого, неопрятного человека. Однако такая трактовка менее вероятна: прозвища по внешним или бытовым признакам обычно давались с более яркой эмоциональной окраской (например, Грязной, Замарай), а «шелюха» звучит слишком нейтрально для насмешки. К тому же в ономастике редко используется именно негативное значение, если есть более конкретное «растительное».

Фамилия встречается преимущественно в Курской, Белгородской и Воронежской областях, что хорошо соотносится с ареалом распространения слова «шелюга» в значении «кустарник». В документах XVII-XVIII веков можно найти упоминания служилых людей и однодворцев с этой фамилией — сословия, которое сочеталось с земледелием и несением сторожевой службы на южных рубежах.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Шелюгин, Шелюгинский, Шелюжников — подтверждает, что все они произошли от одного корня, но с разными суффиксами. Шелюхов стоит в ряду самых простых и прямых образований, без дополнительных уменьшительных или притяжательных оттенков.