Фамилия Карабулатовы образована от восточного мужского имени Карабулат, которое восходит к двум тюркским словам: «кара» — «черный, большой, сильный» и «булат» — «сталь». Сложносоставные имена с компонентом «кара» были широко распространены у тюркских народов: родители, нарекая сына Карабулатом, желали ему расти крепким и мужественным, как закаленная сталь. Основа фамилии — это прозвание родоначальника, а суффикс -ов указывает на принадлежность: «чей?» — «сын Карабулата».

Своими корнями фамилия уходит в XV–XVII века, в эпоху активных контактов Русского государства с тюркским миром. Выходцы из Золотой Орды, а также от печенегов или половцев, поступая на русскую службу, приносили с собой свои имена и прозвища, которые затем закреплялись в фамилиях. Сведения о восточном происхождении Карабулатовых подтверждаются именем родоначальника, которое не является калькой с русского или заимствованием из христианских святцев. Многие дворянские роды в России имели нерусские корни, и фамилия Карабулатовы — один из примеров такого культурного и языкового обмена, а также памятник восточной письменности и традиции именования.