Фамилия Шишменцева — женская форма фамилии Шишменцев. Её основа, скорее всего, связана с диалектным или профессиональным прозвищем. В русских говорах слово «шиш» имело несколько значений: это и острый предмет (шип, колючка), и нечистая сила (шиш, шишига), и, что важнее для фамилии, — мелкий бес или плут. Однако основная версия ведёт к слову «шиш» в значении «нищий, бродяга, скиталец» — так в некоторых регионах называли людей без определённого места жительства или тех, кто промышлял попрошайничеством. Суффикс «-мен-» в основе «Шишменцев» — редкий словообразовательный элемент, который встречается в прозвищах, образованных от глаголов или существительных с оттенком действия или свойства (сравните: «кричать» — «крикун», но здесь иная модель). Возможно, это вариант прозвища «Шишман» — человека, похожего на шиша (неопрятного или юркого), а суффикс «-ец» указывал на принадлежность к определённой группе или месту: «Шишменец» — тот, кто из рода Шишманов или кто связан с «шишменем» (неким предметом или явлением, которое не сохранилось в языке).

Географически фамилия Шишменцев встречается в основном в Поволжье и на Урале — в Пермском крае, Кировской области, Татарстане. Это наводит на мысль, что прозвище могло быть связано с местными промыслами: например, «шишами» на Волге иногда называли мелких торговцев или лодочников, промышлявших перевозом. Окончание «-ев» (а не «-ов») указывает на то, что основа оканчивалась на мягкий согласный или «ц»: «Шишменец» → «Шишменцев». В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с похожими прозвищами — Шишкины, Шишовы, но именно форма с «-мен-» редка и, вероятно, отражает локальное слово, не попавшее в литературный язык.

Вторая версия, менее вероятная, но упоминаемая в ономастических заметках, — связь с тюркским корнем «шиш» (опухоль, шишка) или «шишман» (толстяк). Однако для фамилий с русским суффиксом «-ец» и «-ев» тюркская основа маловероятна: обычно такие заимствования оформлялись иначе. Поэтому основная гипотеза остаётся диалектно-русской: предок носителя фамилии получил прозвище Шишменец за некий характерный признак — внешность, поведение или род занятий, связанный с понятием «шиш».