Фамилия Карабулатова — женская форма фамилии Карабулатов, а та, в свою очередь, образована от тюркского прозвища или имени Карабулат. Основа здесь — два слова: «кара» (чёрный, тёмный, а в переносном смысле — сильный, могучий) и «булат» (сталь, высококачественный клинок). В буквальном переводе Карабулат — «чёрная сталь» или «крепкий, как булат». В тюркской ономастике такие составные имена с компонентом «кара» были распространены: они могли указывать на внешность (черноволосый, смуглый), на силу или на социальный статус (простой народ, «чёрная кость»). В данном случае, учитывая значение «булат», прозвище скорее всего носило героический оттенок — человека сравнивали с надёжным, твёрдым оружием.

По модели образования фамилия Карабулатов — типичная русская патронимическая фамилия, оформленная суффиксом -ов. Это значит, что её дали по отцу или родоначальнику: «чей?» — Карабулатов, то есть сын или потомок Карабулата. Фамилия могла закрепиться в среде татар, башкир, ногайцев или других тюркоязычных народов, которые входили в состав Российского государства и принимали православие либо просто получали русские суффиксы при записи в официальные документы. Географически фамилия (и её мужская форма) чаще всего встречается на Северном Кавказе — в Чечне, Ингушетии, Дагестане, а также в Астраханской области и у татар Поволжья. В этих регионах имя Карабулат бытовало как личное имя, а позже перешло в фамилию.

Интересная деталь: в отличие от многих фамилий на -ов, где основа — христианское или славянское имя, здесь мы видим прямой след доисламской и домусульманской традиции именования. Булат как символ прочности и воинской доблести кочевал из эпоса в эпос, и сочетание с «кара» давало не просто описание металла, а прозвище-пожелание или прозвище-характеристику. Сравните с родственными фамилиями: Булгаков (от «булга» — беспокойство, но часто путают), Булатов, Ахметов — все они образованы по схожей модели, но Карабулатов выделяется тем, что в основе лежит не арабское или персидское заимствование, а исконно тюркская метафора.