Фамилия Шемырев образована от прозвища Шемырь. В его основе лежит старый диалектный глагол «шемырить» — подсматривать, высматривать, тайком наблюдать. В разных говорах у слова были и другие оттенки: «шемыра» означала не только подглядывающего, но и вообще пронырливого, нечистого на руку человека. Скорее всего, прозвище дали тому, кто отличался любопытством или, напротив, скрытностью и хитростью. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Шемырев — сын Шемыря.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку России. Наиболее ранние упоминания встречаются в переписных книгах Вятской и Пермской губерний. В частности, в писцовых книгах XVII века фиксируются крестьяне с прозвищем Шемырь в вотчинах Строгановых. Это неудивительно: именно в пермских и вятских говорах слово «шемырить» было в ходу. Позднее фамилия распространилась на Урал и в Сибирь, но осталась относительно редкой.

В отличие от фамилий на -ин, образованных от основ на -а/-я, Шемырев — типичная «отпрозвищная» фамилия с основой на твёрдый согласный. Интересно, что в некоторых документах XIX века встречается вариант написания «Шемыров»: это следствие диалектного аканья или ошибки писаря, но именно форма Шемырев закрепилась в официальных метриках. В дворянских родословных книгах фамилия не значится — её носителями были в основном государственные и заводские крестьяне, а также мещане.

Среди однокоренных фамилий — Шемякин и Шемшурин. Первая восходит к тому же глаголу «шемить» (гнуть, давить, притеснять), вторая — к «шемшура» (непоседа, егоза). Шемырев стоит особняком: его прозвищная основа более конкретна и менее поэтична — это бытовая характеристика, а не метафора.