Фамилия Шулембаев звучит не по-славянски, и это сразу указывает на её происхождение. Перед нами типичная тюркская фамилия, образованная по русской модели: корень плюс суффикс принадлежности -ев. Такой способ русификации фамилий был массовым в XIX — начале XX века, когда народы Поволжья, Урала, Сибири и Средней Азии получали паспорта, и к их именам добавляли русское окончание.

Основа фамилии — личное имя Шулембай. Это сложное имя, типичное для тюркской ономастики. Первая часть, «шулем», скорее всего, восходит к арабскому слову «шулем» (شُعْلَة) — «пламя», «факел», «огонь». В именах у тюрков-мусульман этот корень встречается, обозначая что-то яркое, горячее, заметное. Вторая часть — «бай», что в переводе с тюркских языков означает «богатый», «господин», «хозяин». Изначально это был титул, но в именах он стал пожеланием достатка и высокого положения.

Таким образом, имя Шулембай можно перевести как «пламенный богач» или «господин-факел». Имя не было каноническим, а скорее прозвищным или пожелательным: родители могли так назвать сына, желая ему быть заметным, ярким и успешным человеком. Прямых параллелей с каким-то конкретным ремеслом или сословием здесь нет — фамилия отражает личное имя предка.

Географически фамилия Шулембаев наиболее характерна для тюркоязычных народов, исповедующих ислам: башкир, татар, казахов. Встречается она нечасто, что говорит о её относительно локальном бытовании. В русских говорах такого корня нет, поэтому все попытки искать славянскую этимологию (например, от слова «шлем») будут ошибочными — это чистый тюркизм, адаптированный русской грамматикой. Фамилия — прямое указание на то, что предок носителя носил имя Шулембай, и в ней сохранился отзвук древнего обычая давать детям «огненные» имена.