Фамилия Шишимбаева — женская форма фамилии Шишимбаев, которая образована по тюркской модели с суффиксом -ев/-ов от личного имени или прозвища, оканчивающегося на твердый согласный. Основа здесь — «Шишимбай». Разберем её по частям: корень «шишим» и компонент «бай».

Первая часть, «шишим», скорее всего, восходит к тюркскому слову «шиш» — «опухоль», «нарыв», «шишка» (в прямом и переносном смысле) или к глаголу «шишу» — «пухнуть», «набухать». В казахском языке, например, «шішім» означает «опухоль», «вздутие». В прозвищах тюркских народов такие слова могли давать человеку с заметной внешней особенностью — родинкой, шишкой на теле, или же в переносном смысле — обидчивому, «взрывному» по характеру человеку, который «вспухает» от гнева.

Вторая часть, «бай», — распространенный тюркский титул, означающий «господин», «хозяин», «богатый человек». В составе личных имен и фамилий он часто выполнял роль усилителя: «Шишимбай» можно перевести как «господин-шишка» или «богатый на шишки» (имея в виду либо телесный недостаток, либо метафору). Встречается и другая, менее вероятная версия: «шишим» могло быть диалектным вариантом слова «шешен» — «красноречивый», «оратор» (в казахском «шешен»). Тогда Шишимбай — «богатый красноречием», «господин-оратор». Но первая версия, основанная на прямой связи с телесным признаком, в тюркской антропонимии встречается чаще.

Географически фамилия Шишимбаева наиболее характерна для казахов и башкир. Встречается в Казахстане (особенно в западных и южных областях), а также среди башкирского населения России. В русских архивных документах XIX века такие фамилии фиксировались редко, так как массово закреплялись у тюркских народов в советское время при паспортизации.

Словообразовательная модель проста: к основе «Шишимбай» добавили русский патронимический суффикс -ев (поскольку основа оканчивается на -й, который смягчается, и в русской транскрипции получилось -баев). Женская форма — Шишимбаева — указывает на принадлежность к роду или семье Шишимбаевых. Таким образом, предок носительницы фамилии, скорее всего, был тюркским кочевником или крестьянином, получившим прозвище по заметной примете или свойству характера, а затем — официальную фамилию в XX веке.