Фамилия Шихеев образована от прозвища или нецерковного имени Шихей. В основе лежит тюркское слово «ших» — так в прошлом называли мусульманского проповедника, наставника или старейшину. В русских говорах слово прижилось в значении «важный, влиятельный человек», иногда с ироничным оттенком. Суффикс -еев указывает на принадлежность: Шихеев буквально означает «сын Шихея», то есть потомок человека с таким прозвищем.

Фамилия редкая, и её география подсказывает, где искать корни. Шихеевы встречаются в Поволжье — в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Самарской областях. Это согласуется с тюркским происхождением основы: регион долго был зоной активного русско-татарского и русско-башкирского взаимодействия. Многие татары и башкиры, принимавшие православие, получали русские фамилии, образованные от их прежних имён или прозвищ. Так Шихей мог быть дохристианским именем или уличным прозвищем человека, чьи дети уже крестились и стали записываться как Шихеевы.

Есть и другая версия, менее вероятная. В некоторых говорах «ших» означало «шишка», «нарост» или «шип», и прозвище Шихей могли дать человеку с заметной внешней особенностью — например, с родинкой или бородавкой. Но в этом случае фамилия должна была бы встречаться шире по всей России, а не концентрироваться в тюркоязычных регионах. Поэтому версия с «наставником» или «старейшиной» выглядит убедительнее.

Словообразовательная модель типична для фамилий на -еев: она та же, что у Андреев, Алексеев, но с основой некалендарного имени. Это отличает Шихеева от фамилий на -ов (типа Шихов), где основа могла быть прозвищной без дополнительного суффикса. Ударение в фамилии падает на второй слог — Шихе́ев, хотя в некоторых семьях старшего поколения можно услышать Ши́хеев.

Сословная принадлежность предков Шихеевых не зафиксирована в общих справочниках, но судя по типу фамилии и региону, это скорее всего крестьяне или мещане, а не дворяне. Дворянские роды Шихеевых в истории не отмечены.