Фамилия Карабельщикова — женская форма фамилии Карабельщиков. Её основа — прозвище Карабельщик, которое восходит к нарицательному «корабельщик». В старину так называли владельца или начальника корабля. А. С. Пушкин в «Сказке о царе Салтане» называет корабельщиками купцов-мореходов, которые «объехали весь свет» и передали царю весть о чудном острове князя Гвидона. Прозвище, таким образом, прямо указывало на род занятий и социальное положение предка — скорее всего, он был судовладельцем или капитаном.

Чередование гласных а/о в корне (Карабельщик вместо Корабельщик) объясняется влиянием «акающих» говоров русского языка. В тех регионах, где безударное «о» произносили как «а», прозвище и закрепилось в такой форме. В отличие от многих других профессиональных фамилий, эта сохранила редкую словообразовательную модель: суффикс -щик- указывает на деятеля, а не на отчество или место жительства. Фамилии на -щиков (-щикова) встречаются реже, чем на -ов или -ин, что делает Карабельщиковых заметным исключением.

Потомок человека с прозвищем Карабельщик со временем получил фамилию Карабельщиков. Передаваясь из поколения в поколение, она по сей день хранит память о происхождении — о предке, который водил или строил корабли.