Фамилия Шестемиров — редкий пример, где числительное стало основой для прозвища, а затем и фамилии. В её основе лежит слово «шесть» и тюркский компонент «темир» (железо). Скорее всего, так называли человека, который владел шестью мерами чего-либо (например, шестью мерами зерна или шестью кусками железа) или же был шестым по счёту в семье, но с обязательным уточнением — «железный» (крепкий, несгибаемый). Получается двойное прозвище: «Шесть-Железо».

Модель образования типична для русских фамилий XVI–XVII веков: суффикс -ов присоединился к прозвищу Шестемир. Такие фамилии часто возникали на южных и восточных окраинах России, где было сильно татарское и башкирское влияние. Встречаются однокоренные варианты: Шестемиров, Шестериков, Шестернин — все они восходят к числительному «шесть», но у Шестемирова приставка «мир» (от «темир») выдаёт возможные тюркские корни предка.

Версия о происхождении от имени Шестемир (как вариант Шестимир) маловероятна: в древнерусских именах второй корень обычно славянский («мир», «слав»), а здесь явно заимствованный. Поэтому правдоподобнее считать, что предок носителя фамилии получил прозвище за какую-то особенность, связанную с числом шесть и металлом — возможно, он был кузнецом, работавшим с шестью видами железа, или торговал шестью железными изделиями.

Фамилия не документирована в дворянских родословных книгах и не встречается среди известных исторических личностей. Это указывает на её крестьянское или посадское происхождение. Географически она привязана к Поволжью и Уралу — регионам, где русские и тюркские языки активно смешивались, порождая такие необычные словоформы.