Існує дві версії походження прізвища Шамрай.
За першою версією прізвище Шамрай відноситься до так званих «патронімічних» єврейським прізвищам, тобто до тих прізвищах, які були утворені від чоловічих особистих імен. Як правило, таким ім'ям найчастіше служило ім'я батька або, рідше, - діда. За звучанням подібної «патроніму» прізвища зазвичай досить легко визначити, як саме звали главу даної сім'ї (тобто - першого носія цього прізвища) в момент присвоєння євреям прізвищ.
Прізвище Шамрай походить від чоловічого танахіческого імені Шемаров або Шмаріяhу. Ім'я Шмаріяhу в перекладі з івриту означає «Бог - мій захист». У Танахе це ім'я носять воїн з коліна Беньяміна, який перейшов на бік царя Давида і син царя Рехабеама.
За другою версією прізвище Шамрай відноситься до так званих «топонімічних» прізвищами, тобто до прізвищ, утворених від назви міста чи містечка, в якому проживали перші носії цього прізвища. Причому найчастіше прізвище присвоювалась людині не тоді, коли він проживав в цьому місці, а тоді, коли він переїжджав на нове місце проживання. За людиною закріплювалося певне прізвисько, тому що на питання «Звідки він?» Часто відповідали, наприклад: «Так він з Вільно. Він - віленський (або - Вільнер) ». Таким чином, сформувалася більшість топонімічних прізвищ.
Прізвище Шамрай могла статися від назви села Шамраївка Васильківського повіту або однойменного села Балтського повіту.
На території Російської імперії прізвище Шамрай зустрічалася в містах Звенигородка і Катеринослав.
Більша частина даних по етимології і географії прізвищ на початок ХХ століття взяті з робіт ін. Олександра Бейдер (див. Бібліографію)