Фамилия Карабашлыков — редкий случай, когда прозвище сложилось из двух тюркских корней, а русский суффикс лишь оформил его в фамилию. В основе лежит слово «карабашлы», которое можно разобрать как «кара» (чёрный) и «баш» (голова). В тюркских языках «карабаш» часто означало не просто цвет волос, а слугу, раба или человека низкого сословия — буквально «чёрная голова» как метафора зависимости. Встречалось и прямое прозвище для смуглого или черноволосого человека.

Модель образования проста: исходное прозвище Карабашлык (человек с чёрной головой или слуга) получило стандартный русский патронимический суффикс -ов, превратившись в Карабашлыков. Суффикс -лык в тюркских языках образует прилагательные или существительные со значением принадлежности — «имеющий чёрную голову». Таким образом, фамилия буквально означает «потомок того, кого звали Карабашлык».

Географически фамилия тяготеет к южным регионам России — Ростовской области, Ставрополью, Краснодарскому краю, а также к Астраханской области. Это объяснимо: на этих землях веками жили тюркские народы (ногайцы, татары, туркмены), и русское население часто перенимало прозвища от соседей. Встречается фамилия и у донских казаков, которые активно контактировали с кочевниками.

Стоит отметить, что в некоторых тюркских языках «карабаш» могло быть и личным именем — например, у башкир и татар. В этом случае фамилия образована не от прозвища, а от имени Карабаш, которое давали младенцам как оберег от злых духов (некрасивое имя, чтобы не сглазили). Версия с именем менее вероятна для русской фамилии на -ов, но полностью исключать её нельзя: в смешанных браках имя отца-тюрка легко становилось основой для фамилии детей.

Однокоренные фамилии — Карабашев, Карабаш, Карабашлы — встречаются у татар, башкир и народов Кавказа. Русский вариант Карабашлыков стоит особняком именно за счёт суффикса -лык, который редко переходит в русские фамилии напрямую. Это делает её ценной для историков языка: она сохранила почти не изменённым тюркское слово в русском патронимическом оформлении.