Фамилия Ширнаева — женская форма от Ширнаев, и её разумнее всего разбирать через мужской вариант. В основе лежит тюркское имя или прозвище Ширнай. Первая часть «шир» восходит к персидскому «шир» — лев, а «най» — тюркский компонент, который может означать либо «светлый, сияющий» (в некоторых тюркских языках най — месяц, луна), либо быть частью составного имени. В итоге Ширнай можно перевести как «лев-светоч» или «сияющий лев» — типичная для тюркской ономастики образная конструкция, подчёркивающая силу и благородство.

Суффикс -ев указывает на патронимическое происхождение: Ширнаев — буквально «сын Ширная». Такая модель характерна для русских фамилий, образованных от нерусских имён, особенно в Поволжье, на Урале и в Западной Сибири, где издавна жили тюркские народы. Фамилия могла возникнуть при крещении или социальной адаптации татар, башкир, чувашей или представителей других групп, переходивших в православие и получавших фамилию по отцу.

Географически Ширнаевы чаще всего встречаются в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Челябинской областях — то есть в зоне активного русско-тюркского пограничья. Встречается и вариант Ширнаев с ударением на последний слог, что тоже типично для татарских фамилий, адаптированных русской системой.

Редкость фамилии в том, что она сохранила прозрачную тюркскую основу, но при этом оформилась по русской модели. Если сравнивать с однокоренными, например Ширин или Широв, то Ширнаев стоит особняком из-за составного корня — это не просто «лев», а сложное имя с двумя смысловыми центрами. Предки носителя фамилии, скорее всего, были людьми с заметным социальным статусом — имя Ширнай вряд ли дали бы рядовому пастуху, оно звучит как «княжеское» или «богатырское».