Фамилия Штельмухов — редкий случай, когда русская фамилия образована не от славянского корня, а от немецкого прозвища, переделанного на русский лад. В основе лежит немецкое слово «Stelze» (ходуля, а также, в переносном смысле, жердь, кол) или нижненемецкое «Stel» (рукоятка, черенок). К этой основе добавился типичный русский суффикс -ух- (как в фамилиях Козухин, Бобрухов), который в восточнославянских говорах часто указывал на лицо по характерному действию или внешности. Получается, что прозвище Штельмух мог получить человек, который ходил на ходулях (возможно, уличный зазывала или пастух), либо, что правдоподобнее, мастер, делавший рукоятки для инструментов или деревянные части для мельниц — «штельмух» в южнорусских говорах XIX века так и называли плотника, работающего с мельничными шестернями.

Фамилия бытует в двух основных вариантах написания: Штельмухов и Штельмахов. Второй вариант — результат аканья, когда безударное «е» стали произносить и писать как «а». Географически фамилия привязана к югу России и Украины: чаще всего она встречается в Ростовской области, Краснодарском крае и в бывшей Области Войска Донского. Это не случайно — в XVIII–XIX веках на эти земли активно приглашали немецких колонистов-ремесленников, и их фамилии нередко адаптировались местным населением.

Интересная особенность: суффикс -ух- придаёт фамилии сниженный, почти простонародный оттенок. В отличие от «чистых» немецких фамилий (Штельмах, Штельцер), форма Штельмухов — это результат народной этимологии, когда чужое слово «подгоняли» под привычную модель: Штельмух звучало как прозвище, а не как фамилия иностранца. Поэтому носитель этой фамилии в XIX веке почти наверняка был русским или украинцем, который получил прозвище от немецкого слова, а не потомком немецкого колониста.

Спорных версий здесь немного: иногда основу возводят к немецкому «Stellmacher» (каретный мастер), но это менее вероятно — слово «штельмух» в русских говорах зафиксировано именно в значении «плотник на мельнице». Таким образом, Штельмуховы — это фамилия-профессия, указывающая на предка, который либо работал с деревом на мельнице, либо, в более широком смысле, был мастером по изготовлению деревянных деталей.