Фамилия Шемаханская — редкий случай в русском ономастиконе, где топонимическое происхождение почти не вызывает споров, а суффикс -ск- указывает на дворянский или, реже, церковный корень. Основа фамилии — название города Шемаха, древнего центра Ширвана на территории современного Азербайджана. В XVI–XIX веках Шемаха была важным торговым городом на Шёлковом пути и неоднократно упоминалась в русских летописях и дипломатических документах. Носитель фамилии Шемаханский или Шемаханская — это, скорее всего, выходец из тех мест: либо купец, осевший в России, либо дворянин, получивший родовое прозвание по месту службы или владения.

Интересно, что фамилия не закрепилась в массовом виде у простых крестьян — для них типичны были бы формы на -ов (Шемахов) или -ин (Шемахин). Суффикс -ск- в русской традиции чаще принадлежал служилому сословию: так образовывали фамилии от названий городов и княжеств (например, Тверской, Шуйский). Поэтому Шемаханская могла возникнуть в среде обрусевших армянских или грузинских дворян, переселившихся в Россию после присоединения Кавказа, или у русских офицеров, служивших в Шемахинском гарнизоне. В XIX веке существовал Шемахинский полк, и фамилия могла быть искусственно дана солдату или офицеру при зачислении.

В дореволюционных метрических книгах фамилия встречается крайне редко — в основном в южных губерниях (Астраханской, Ставропольской) и в Тифлисской. После революции часть носителей утратила окончание -ская, упростив фамилию до Шемахин, что иногда вводит в заблуждение современных исследователей. Важная деталь: ударение в фамилии почти всегда падает на второй слог — Шема́ханская, а не Шемаха́нская, что соответствует произношению топонима Шемаха́ (с ударением на последний слог) в русской адаптации.

Споров у этимологов почти нет: версия о происхождении от названия ткани «шемаханка» (шёлк из Шемахи) менее вероятна, так как прозвища по ткани давались обычно ремесленникам и торговцам, а они получали фамилии на -ов или -ин. Женская форма Шемаханская — это либо замужняя женщина (жена Шемаханского), либо дочь, либо потомок по женской линии, если мужская ветвь прервалась. В любом случае, фамилия указывает на связь с конкретным историческим городом, а не на личное качество или профессию.