Фамилия Ширабайкин — редкий пример, где за привычным русским суффиксом -ин скрывается основа явно тюркского происхождения. Вопреки ожиданию, корень здесь не связан с глаголом «ширять» или словом «широкий». Скорее всего, в основе лежит тюркское мужское имя Ширабай, состоящее из двух частей: «шира» (возможные значения — «сладкий», «сахар» в переносном смысле, или же искажённое «шериф» — «благородный») и «бай» (богатый, господин). Таким образом, Ширабай — это «сладкий господин» или «благородный богач», типичное для кочевых народов составное имя-пожелание.

Фамилия образована по русской модели: к основе Ширабай добавили суффикс принадлежности -кин, который в ряде говоров заменял стандартное -ов/-ев. В северных и некоторых центральных регионах России фамилии на -кин (как Ширабайкин) встречались чаще, чем на юге. Это даёт намёк на географию: носители фамилии могли происходить из районов, где русское население соседствовало с тюркскими народами — например, из бывших территорий Казанского или Астраханского ханств, либо из-под Оренбурга.

Версия о происхождении от прозвища Ширабайка (человек, похожий на Ширабая) менее вероятна, но не исключена: в некоторых диалектах «ширабай» могли в шутку называть сладкоежку или щеголя. Однако первичным источником остаётся имя собственное.

Сословно предки Ширабайкиных, скорее всего, были крестьянами или однодворцами, принявшими православие и получившими фамилию по имени отца. В дореволюционных метриках фамилия почти не встречается — это указывает на её локальный и недворянский характер. Встречающиеся сегодня носители живут в основном в Поволжье и Западной Сибири, что подтверждает миграционный след из зоны русско-татарского пограничья.