Фамилия Шемберов — одна из тех, где на первый взгляд ясна основа, но при ближайшем рассмотрении открывается несколько возможных путей её происхождения. В ней отчётливо выделяется суффикс -ов, указывающий на русскую модель образования отчества или прозвища: «чей?» — Шемберов, то есть сын или потомок Шембера. Вопрос упирается в то, что такое «Шембер».

Самая прямая версия ведёт к тюркским языкам. В татарском, башкирском и других тюркских наречиях слово «шембер» или «чимбер» может означать «обруч», «кольцо» или «окружность». Прозвище Шембер могли дать человеку, который занимался изготовлением обручей для бочек (бондарь) или, в переносном смысле, — тому, кто «круглый», плотный по фигуре. Эта версия подкрепляется тем, что фамилии на -ов с тюркской основой массово возникали в среде татарских мурз и служилых людей, переходивших на русскую службу в XV–XVII веках, особенно в восточных и южных регионах.

Вторая, менее распространённая гипотеза, связывает фамилию с немецким или еврейским корнем. В немецком «Schönberg» (Шёнберг) означает «красивая гора», и при русификации фамилия могла трансформироваться в Шемберг, а затем — в Шемберов. Однако для фамилий немецкого происхождения типичнее окончание -ов встречается редко, чаще они оставались без изменений (Шемберг) или получали суффикс -ский. Поэтому эта версия менее правдоподобна, хотя и не исключена для единичных случаев.

Словообразовательная модель фамилии типична для русского простонародья и служилого сословия: суффикс -ов крепится к основе, которая в документах могла фиксироваться и как «Шембер», и как «Шимбер» (через «и»). Встречаются варианты написания Шемберов и Шимберов — это следствие акающего произношения, когда безударная «е» звучит как «и». Географически фамилия редкая, её носители в основном встречаются в Поволжье и на Урале, что косвенно подтверждает тюркскую версию.

Что касается социального статуса, то, скорее всего, предки Шемберовых были либо крестьянами, либо посадскими людьми, получившими прозвище по ремеслу или внешности. Дворянских родов с такой фамилией в «Бархатной книге» и других родословных сборниках не зафиксировано, что указывает на позднее оформление фамилии в среде непривилегированных сословий, где отчества стали закрепляться в качестве фамилий лишь в XVIII–XIX веках.