Фамилия Стельмахов — характерный пример того, как украинская профессиональная основа прижилась в русской фамильной модели. В её основе лежит слово «стельмах» (иногда «штельмах»), которое в южнорусских и украинских говорах означало мастера по изготовлению колёс, телег, саней — то есть колёсника или каретника. Слово пришло из немецкого Stellmacher (Stelle — «место», machen — «делать», то есть мастер, который «ставит» колесо на ось). В отличие от кузнеца, стельмах работал с деревом и металлом, собирая колёса и ободы.

Суффикс -ов указывает на типично русскую модель образования фамилий по отчеству: Стельмахов — сын Стельмаха. То есть фамилия не описывает самого носителя, а сообщает, что его отец носил прозвище или ремесленное имя Стельмах. В украинской традиции закрепилась бы форма Стельмаченко или Стельмашук, но на русской почве фамилия получила окончание -ов.

Интересно, что фамилия не слишком распространена в центральных регионах России, но встречается в областях, граничащих с Украиной: в Курской, Белгородской, Воронежской, а также на Кубани и в Ростовской области. Это подтверждает её южное происхождение: предки носителей фамилии были либо выходцами с Украины, либо жителями тех земель, где стельмахи составляли заметную часть ремесленного сословия.

В отличие от более частых фамилий типа Столяров или Кузнецов, Стельмахов сохраняет узкую профессиональную привязку. Если Столяров мог получить и потомок плотника, и человек, работавший с деревом вообще, то стельмах — это конкретный мастер по колёсному делу, что в крестьянском хозяйстве XVIII–XIX веков было делом уважаемым и незаменимым: без колёс не было ни телеги, ни воза.