Фамилия Шембалов — редкий случай, когда основа не лежит на поверхности и не выводится напрямую из распространённого славянского слова. В ней слышен отголосок тюркских языков, и это главная зацепка для этимолога.

Корень «шембал» (или «чембал») в тюркских наречиях означает «быстрый, резвый», а иногда — «непоседа» или «сорванец». Такое прозвище могли дать подвижному, энергичному человеку, который не сидел на месте. Суффикс «-ов» стандартно указывает на принадлежность: Шембалов — сын или потомок Шембала. То есть фамилия образована от прозвища, а не от крестильного имени, что типично для русских фамилий, возникших в среде служилых людей и крестьян на южных и восточных рубежах Московского государства.

Версия о происхождении от календарного имени маловероятна. В православных святцах нет имени, которое давало бы такую форму. Если искать параллели в славянской лексике, то «шемел» (диалектное) — это шмель, но переход «м» в «мб» нехарактерен для русского языка, к тому же суффикс «-ал» в прозвищах встречается редко.

Географически фамилия Шембалов не массовая. Встречается она преимущественно в Поволжье и на Урале — в регионах, где веками шло смешение славянского и тюркского населения. Это косвенно подтверждает версию о тюркском корне: предки носителя фамилии могли быть выходцами из татарской, башкирской или чувашской среды, принявшими православие и получившими русскую фамилию по прозвищу.

В написании фамилии возможна вариативность: в старых документах могли фиксировать «Чембалов» — через «ч», что фонетически точнее передаёт тюркский звук. Но со временем написание закрепилось с «ш», и сегодня именно форма Шембалов является нормативной.