Фамилия Шитяева — женская форма, мужская — Шитяев. В её основе лежит нецерковное имя или прозвище Шитой. Такие имена на Руси давали по внешним признакам: «шитый» могло означать «сшитый, не цельный», то есть человека со шрамом, рубцом, или того, кто носил латаную одежду. В говорах слово «шит» иногда обозначало и «мешок, сумка», что тоже могло стать прозвищем носильщика или торговца.

Модель образования простая: суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного) указывает на принадлежность: Шитяев — сын Шитяя. А вот форма Шитяй — это уже не исходное имя, а производное от Шитой с помощью уменьшительного или прозвищного суффикса -яй. Такие суффиксы характерны для севернорусских и вологодских говоров: ср. Косой — Косай, Глухой — Глухай. Следовательно, Шитяй — это «маленький Шитой» или «Шитой, которого звали ласково/пренебрежительно».

Фамилия редкая, её география узкая. Основные очаги — Нижегородская область и Мордовия, что косвенно подтверждает версию о происхождении от мирского имени: в этих краях долго держалась традиция нецерковных имён. Встречается также в Чувашии и Татарстане, но там возможна и тюркская основа: у татар есть слово «шит» — «щит», а суффикс -яй мог адаптировать его в русскую фамилию. Однако для русского уха «Шитяй» звучит как типичное прозвище, поэтому версия с прозвищем Шитой убедительнее.

В дореволюционных документах фамилия фиксируется в форме Шитяевъ, что указывает на её относительно позднюю стабилизацию (XVII–XVIII века). Крестьянское происхождение очевидно: ни в дворянских родословных, ни в купеческих гильдиях Шитяевы не значатся. Скорее всего, предок носителя фамилии — крестьянин или ремесленник, получивший прозвище за внешний дефект или особенность одежды.