Фамилия Шемшелев — редкий пример, где за основу взято не славянское, а тюркское слово. Корень «шемшель» в тюркских языках (например, в казахском, татарском, башкирском) означает «кривой», «косой», «искривлённый». Прозвище Шемшель давали человеку с заметной внешней особенностью — возможно, кривому, сутулому или с искривлённой осанкой. В русских говорах это слово не зафиксировано, поэтому версия о тюркском заимствовании наиболее надёжна.

Фамилия образована по стандартной русской патронимической модели: к прозвищу Шемшель добавили суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Шемшелев). Ударение, скорее всего, падает на первый слог: Ше́мшелев. Суффикс -ев, а не -ов, говорит о том, что основа оканчивалась на мягкий согласный или шипящий — в данном случае на «ль».

Географически фамилия тяготеет к южным и восточным регионам России, где было активно тюркско-славянское пограничье: Поволжье, Урал, Оренбуржье. В дореволюционных документах Шемшелевы встречаются среди крестьян и мещан, реже — среди казаков. Сословной элиты среди носителей не отмечено, что типично для прозвищных фамилий, возникших в низовой среде.

Интересно, что в некоторых диалектах татарского и башкирского языков «шемшель» могло также означать «извилистый» или «хитрый» — как характеристику не столько внешности, сколько характера. Но основная версия остаётся «прозвище по внешнему признаку». В отличие от фамилий Шемшук или Шемяка (где корень может быть другим), Шемшелев однозначно привязан к этому тюркскому слову, и альтернативных гипотез у ономастов нет.