Фамилия Шмырхлев — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия, а звукоподражание. Её ядро — глагол «шмыркать» (или «шмыргать»), который в русских говорах означал «издавать носом хлюпающие звуки», «шмыгать носом», а также «ёрзать, суетливо двигаться». Человек, получивший такое прозвище — Шмырхль или Шмырха, — скорее всего, либо имел привычку постоянно шмыгать носом, либо был непоседой, которого называли «шмыргой».

Суффикс -ев указывает на патронимическую модель: Шмырхлев — это «чей?» — сын Шмырхля. Примечательно, что в фамилии появилась вставная буква «л»: исходная основа «шмырх» (от «шмырхать») дала бы Шмырхов, но диалектное или просторечное «шмырхль» (с мягким «л») привело к форме Шмырхлев. Это нестандартный, но объяснимый процесс: в некоторых говорах к глагольным основам добавляли суффикс -л- для образования прозвищ (ср. «сопел» — Сопелев, «хрипел» — Хрипелев).

Географически фамилия тяготеет к западнорусским и белорусским областям — там, где «шмыркать» и «шмырга» были в ходу. В центральных и восточных регионах России чаще использовали «шмыгать» и «шмыгало», поэтому Шмырхлев остаётся локальной и малочисленной фамилией.

Версия о связи с немецкой фамилией Schmirch (от «грязь, смазка») маловероятна: русское звукоподражательное «шмырк» объясняет форму проще и без натяжек. Сословных ограничений у фамилии не было — прозвище могли дать крестьянину, ремесленнику или даже дворовому человеку, и оно закрепилось как фамильное.