Фамилия Шерстякова образована от прозвища или мирского имени Шерстяк. В основе лежит прилагательное «шерстяной» или существительное «шерсть». Словообразовательная модель проста: к основе Шерстяк- добавлен типичный русский суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — сын Шерстяка). Женская форма Шерстякова — естественное грамматическое окончание для носительницы фамилии. Мужской вариант — Шерстяков.

Значение прозвища стоит разобрать внимательнее. Прямое толкование — человек, имеющий дело с шерстью. В крестьянской среде до отмены крепостного права и позже это мог быть валяльщик валенок, чесальщик шерсти, торговец овчиной или просто пастух, чья одежда постоянно была в шерсти. Но есть и другая, менее очевидная версия. В некоторых русских говорах «шерстяком» называли не только мастера, но и человека с густыми, жёсткими волосами — такая характеристика легко закреплялась как уличное прозвище. Третья возможность — ироничное именование: «шерстяной» в переносном смысле мог означать грубого, неотёсанного человека, но эта версия менее правдоподобна из-за отсутствия устойчивой диалектной фиксации.

Суффикс -як в основе Шерстяк типичен для прозвищ, образованных от качеств или занятий: Рыбак, Гуляк, Добряк. В ономастике это указывает на то, что прозвище возникло в народной среде, а не в книжной или церковной. Фамилия недворянская по происхождению — суффикс -ов в сочетании с такой основой выдаёт крестьянское или мещанское корни. В дореволюционных переписях Шерстяковы чаще всего встречались в центральных и северных губерниях России, где было развито овцеводство и валяльный промысел — Вологодской, Костромской, Ярославской. Это косвенно подтверждает ремесленную версию.

Редкость фамилии в том, что она не перешла в разряд распространённых, как Кузнецов или Попов. Шерстяковы остались локальной фамилией, привязанной к конкретному промыслу. В современной России её можно встретить преимущественно на севере и северо-западе, а также в среде потомков переселенцев из этих регионов. Однокоренные фамилии — Шерстин, Шерстнёв, Шерстобитов — все они образованы от разных сторон одного ремесла, что создаёт целую группу «шерстяных» фамилий с разными суффиксами и ударениями.