Фамилия Шершенова — женская форма, мужской вариант Шершенов. В её основе, скорее всего, лежит прозвище, а не прямое название насекомого. Шершнем в русских говорах называли не только крупную осу, но и человека — сварливого, язвительного, «жалящего» словом, либо, наоборот, очень деятельного и неуёмного. Прозвища от названий насекомых в крестьянской среде были обычны: Шмель, Оса, Пчела, Комар — и закреплялись за конкретным человеком по его характеру или поведению.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: имя или прозвище Шершень плюс патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Шершеня). Фамилия фиксируется в разных регионах, но заметный след оставила в южнорусских и поволжских областях, где было распространено и мирское имя Шершень. В документах XVI–XVII веков встречаются, например, крестьянин Шершень в Рязанском уезде или посадский человек Шершенок в Вятке — это говорит о том, что прозвище бытовало в разных слоях населения.

Менее вероятная, но не исключённая версия — происхождение от географического названия. В Тверской области есть деревня Шершнево, в Челябинской — Шершни. Переселенец из такого места мог получить прозвище Шершеня, от которого и пошла фамилия. Однако в таком случае чаще образовывались фамилии на -ский (Шершневский), поэтому версия с прозвищем остаётся основной.

Ударение в фамилии обычно падает на первый слог: Ше́ршенов, Ше́ршенова, но в некоторых говорах допустимо смещение на второй слог — Шерше́нов.