Фамилия Ширлова — женская форма, а в основе лежит мужская фамилия Ширлов, которая образовалась от прозвища или имени Ширло. Самая вероятная версия связывает эту основу с диалектным словом «ширь» — простор, широта, или с глаголом «ширить» (расширять, делать широким). В таком случае Ширлом могли прозвать человека широкоплечего, кряжистого, либо того, кто жил на открытой местности, на «шири». В псковских и тверских говорах «ширло» также означало неуклюжего, медлительного человека — ещё один возможный источник прозвища.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Ширлов — это «сын Ширла». Фамилия закрепилась в центральных и северных областях России, встречается в старых переписях Вологодской и Архангельской губерний, где слово «ширь» в значении «открытое пространство» было особенно употребительно. Менее вероятна, но допустима связь с тюркским корнем «шир» (лев) — тогда прозвище могло означать «храбрый, как лев», но такая версия слабее из-за отсутствия тюркского аффикса -ло в русских фамилиях.

Однокоренные фамилии — Широв, Ширяев, Широков — все они отталкиваются от той же семантики широты, но Ширлова стоит особняком благодаря редкому суффиксу -л-, который в русских прозвищах часто придавал оттенок действия или свойства (ср. «вертило», «носило»). Таким образом, предок носительницы фамилии мог получить прозвище за стать или манеру держаться — «широкий человек» в прямом или переносном смысле.