Фамилия Шемоханов — одна из тех, где основа разгадывается не сразу, а суффикс подсказывает путь. Модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединён к основе Шемохан. Значит, фамилия пошла от прозвища или имени Шемохан, которое носил родоначальник. Имя это составное, и здесь начинается самое интересное.

Вероятнее всего, в основе лежит тюркское имя Шемохан (варианты: Шамхан, Шемхан). Первая часть — «шем» (искажённое «шам» — «сирийский», или от тюркского «шем» — «свеча», «светоч»), вторая — «хан» (титул правителя). Такие двусоставные имена были распространены у татар, башкир, ногайцев и других тюркских народов. Прозвище Шемохан мог получить человек, которого в шутку или всерьёз сравнивали с «ханом», или же это было личное имя, данное при рождении. В русской среде окончание -ов превратило его в фамилию, отвечающую на вопрос «чей?» — то есть сын Шемохана.

Менее правдоподобна, но возможна версия от кавказского имени Шамохан (чеченское, ингушское), где «ша» — «лед» или «лёд», а «мохан» — «крепость». Однако в этом случае фамилия скорее писалась бы через «а» — Шамоханов. Вариант с «е» (Шемоханов) указывает на тюркский след, где огласовка «е» вместо «а» — частое явление в диалектах.

Географически фамилия тяготеет к регионам с сильным тюркским и татарским влиянием: Поволжье, Южный Урал, а также к казачьим областям (Оренбуржье, Урал), где смешение русских и тюркских родов было обычным делом. Встречается и у астраханских татар. Сословно носители фамилии чаще всего были крестьянами или казаками, реже — купцами. Дворянских родов с такой фамилией в «Бархатной книге» и «Общем гербовнике» нет.

Если смотреть на словообразовательный угол, то интересна неосновная, а суффиксальная часть: фамилия на -анов (а не просто -ов) — это указание на то, что основа оканчивалась на согласный «н» (Шемохан). В русском языке такие фамилии нередко воспринимались как «нерусские» по звучанию, что подкрепляет версию о неславянском происхождении корня. Однокоренных фамилий, где сохранилась бы та же основа, в русском ономастиконе почти нет — это делает Шемохановых редкими носителями уникального антропонима, который не «сбился» в более привычные формы вроде Шамханов или Шемякин.