Фамилия Шемоханова — женская форма от Шемоханов, и её разбор стоит начать с необычной основы «шемохан». Сразу заметно, что в фамилии соединились два элемента: скорее всего, тюркское имя или прозвище Шемо (или Шемей) и хан — титул правителя. Такие составные имена, где вторая часть «хан», были распространены у народов Поволжья, Кавказа и Средней Азии: Шемохан могло означать «Шемо-хан», то есть человек, которого в шутку или всерьёз называли ханом по имени Шемо. Первая часть Шемо может восходить к арабскому Шамиль (всеобъемлющий) или к тюркскому шем — «здоровый, крепкий», но точнее сказать трудно: это редкое имя, не попавшее в основные ономастические справочники.

Суффикс -ов в фамилии Шемоханов — стандартный русский патронимический формант, указывающий на принадлежность: «чей?» — Шемоханов, то есть сын Шемохана. Фамилия могла закрепиться за потомками человека, носившего прозвище или неканоническое имя Шемохан. В русской традиции такие фамилии обычно получали крещёные татары, башкиры, ногайцы или представители других тюркских народов, переходившие в православие. Сословно носители могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми — например, толмачами или казаками, поскольку ханские титулы в прозвищах часто давали людям заметным, с характером.

Географически фамилия Шемоханова встречается преимущественно на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье — в Дагестане, Чечне, Астраханской области. Это согласуется с тюркским следом: именно в этих регионах веками жили ногайцы, кумыки и другие народы, у которых были распространены имена с компонентом «хан». Написание фамилии устойчиво, без вариантов — через «е» в первом слоге, что отличает её от возможной формы Шамоханов (от имени Шам). Если искать параллели, то однокоренные фамилии — Шемякин, Шеметов — имеют другую этимологию, а вот Шемоханов стоит особняком как редкий пример двусоставного тюркского имени, адаптированного русским суффиксом.