Фамилия Карабалинова — женская форма, а мужская, Карабалинов, образована по типичной русской модели: от прозвища или имени, оканчивающегося на согласный, с помощью суффикса -ов. Вопрос в том, что легло в основу: тюркское имя, географическое название или прозвище по роду занятий.

Самая вероятная версия — от тюркского личного имени Карабали. В нём два корня: «кара» (чёрный, тёмный, а в переносном смысле — сильный, большой) и «бали» (диалектный вариант слова «бала» — ребёнок, дитя, а также «мальчик» или «сын»). Имя Карабали могло означать «сильный (или смуглый) ребёнок», «старший сын» — подобные двухосновные имена (Карабай, Карабатыр) были распространены у татар, башкир, казахов и других тюркских народов. В русской среде такое имя превратилось в прозвище Карабала, от которого и пошла фамилия.

Вторая версия связывает фамилию с топонимом. На карте России и бывшего СССР есть несколько поселений с названием Карабалино или похожим — в Астраханской области, в Казахстане. Выходцы из этих мест могли получить прозвище Карабалиновский или Карабалин, которое позже сократили до Карабалинов. Однако фамилии на -инов от географических названий встречаются реже, чем на -ов, и обычно имеют более чёткую привязку к конкретному селу.

Третья, менее убедительная гипотеза — связь с карабалинским ремеслом. У тюркских народов «карабали» иногда называли мастера, работающего с чёрным металлом (кузнеца), или человека, занимающегося добычей соли («кара» — чёрная, то есть неочищенная соль). Но это скорее народная этимология, не подтверждённая ономастическими словарями.

С точки зрения сословного состава, Карабалиновы — почти наверняка бывшие крестьяне или однодворцы, особенно если фамилия закрепилась в южнорусских или поволжских регионах, где было сильно тюркское влияние. Дворянских родов с такой фамилией в родословных книгах не зафиксировано.

Ударение в фамилии, скорее всего, падает на третий слог: Караба́линова, хотя в разговорной речи возможны варианты. Фамилия редкая: она не входит в списки самых распространённых русских фамилий, а её носители встречаются в основном в Астраханской, Волгоградской областях и в некоторых регионах Казахстана, что косвенно подтверждает её южное, тюркское происхождение.