Фамилия Шемяхин образована по стандартной русской модели с суффиксом -ин, который в древности указывал на принадлежность: «чей?» — сын Шемяхи. Основа здесь — прозвище или неканоническое имя Шемяха. Как и в случае с фамилией Шемякин, корень восходит к глаголу «шемя́ть» — в северных и сибирских говорах это значит «мять, комкать, тискать, давить». Человек по прозвищу Шемяха — скорее всего, тот, кто мнет, давит: либо по роду занятий (например, работник, мнущий лен или кожу), либо по повадке (крепкое рукопожатие, привычка мять что-то в руках).

В ономастике существует и другая версия: связь с тюркским именем Шемях (от арабского «шамс» — солнце), но она менее убедительна. Фамилия Шемяхин не зафиксирована в древних боярских или дворянских списках, что указывает на её позднее происхождение — скорее всего, из крестьянской или мещанской среды. Встречается она редко, преимущественно в центральных областях России и в Поволжье.

Сравнение с однокоренными фамилиями Шемякин, Шемяков, Шемягин показывает, что все они отталкиваются от разных суффиксальных вариантов одного и того же прозвища. Шемяхин — один из самых редких в этом ряду. Его носители, вероятно, происходят из одной локальной группы, где прозвище Шемяха закрепилось за конкретным родом. Фамилия не получила широкого распространения, поэтому искать её корни стоит в конкретной местности — например, в архивных записях по Рязанской или Нижегородской губернии.