Фамилия Каламурза — редкий пример русской фамилии, в основе которой лежит тюркско-татарское именование. Скорее всего, она образована от имени Карамурза. В переводе с тюркского «кара» означает «чёрный», «сильный» или «могучий», а «мурза» — титул знатного человека, сына эмира или представителя высшей аристократии. Таким образом, Карамурза — это «сильный, могущественный мурза» или «чёрный князь». Фамилия закрепилась, когда потомков этого человека стали записывать как Каламурзины, а затем, в процессе адаптации на русской почве, конечное -ин могло отпасть или перейти в форму на -а.

Менее вероятны две другие версии. Первая связывает начало фамилии с турецким словом «kala» — «без», что давало бы значение «без мурзы», то есть «незнатный». Вторая версия возводит первую часть к персидскому «хал» — «родинка», то есть «мурза с родинкой». Обе эти гипотезы слабее основной, так как тюркское имя Карамурза широко известно в ономастике, а фамилии от него встречаются у татар, башкир и народов Кавказа. Словообразовательная модель здесь простая: основа (имя) + суффикс -а, характерный для русифицированных тюркских фамилий. Географически фамилия тяготеет к регионам с сильным татарским и башкирским влиянием — Поволжье, Урал, Оренбуржье.