Фамилия Шемтышева — женская форма, мужской вариант — Шемтышев. В основе фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Шемтыш, которое встречается редко и представляет интерес для этимологии.

Скорее всего, корень «шем-» восходит к тюркским языкам, где «шем» означает «свеча» или «светильник». В татарском, башкирском и других тюркских наречиях слово «шем» (şem) заимствовано из персидского и обозначает именно свечу. Суффикс «-тыш» мог быть уменьшительным или образовывать имя по действию: Шемтыш — «свечечка», «светильничек» или «тот, кто связан со свечой». В таком случае прозвище мог получить мастер, делавший свечи, торговец ими или человек, чем-то напоминавший свечу — например, высокий и худой.

Другая версия, менее вероятная, связывает фамилию с диалектным русским словом «шем» — «глушь, чаща» (в северных говорах). Тогда Шемтыш — житель глухого леса, «лесной человек». Однако суффикс «-тыш» для русских прозвищ нехарактерен, а вот для тюркских имён — вполне обычен (сравните: Култыш, Биктыш, Тукташ). Поэтому тюркское происхождение основы выглядит убедительнее.

Фамилия Шемтышева — достаточно редкая. Географически она встречается преимущественно в Поволжье, особенно в Удмуртии, Татарстане и Кировской области. Это подтверждает её возможные булгарские или татарские корни: в этих краях издавна жили тюркские народы, а фамилии на «-шев», «-шева» (от тюркских имён) — не редкость.

Интересно, что фамилия не прошла обрусение окончания, характерное для многих тюркских фамилий: она сохранила мягкий вариант «-шев», а не твёрдый «-шов». Это указывает на то, что фамилия сложилась уже на русской почве, но от тюркского имени Шемтыш, которое в русском языке приобрело уменьшительный суффикс «-ыш».

Таким образом, предки Шемтышевых, скорее всего, были людьми, носившими прозвище Шемтыш — возможно, свечниками или выходцами из тюркской среды. Точных сведений о сословной принадлежности нет, но по распространённости фамилии среди крестьян и мещан Поволжья можно предположить, что это были не дворяне, а простые ремесленники или земледельцы.