Фамилия Карабутдинова — яркий пример того, как тюркское имя, переработанное русской грамматикой, превратилось в фамилию. Её основа — мужское имя Карабутдин, которое, в свою очередь, сложилось из двух частей. Первая, «кара», в тюркских языках означает «чёрный», «тёмный», а в переносном смысле — «сильный», «могучий» или просто «простой», «народный». Вторая часть, «бутдин», — это искажённое арабское «ад-Дин» (вера, религия). Получается, что имя Карабутдин можно перевести как «чёрный (сильный) веры» или «раб веры». В мусульманской традиции такие составные имена с компонентом «дин» — одни из самых распространённых, они указывают на религиозность и благочестие.

Суффикс «-ов» в окончании фамилии — классический русский патронимический формант, означающий «чей?», «сын кого?». Таким образом, Карабутдинова — это буквально «дочь (или жена) Карабутдина». Женский вариант фамилии образован по стандартной модели русского языка: к мужской основе на твёрдый согласный добавили окончание «-а». Сама фамилия закрепилась в среде татар, башкир и других тюркоязычных народов, принявших ислам, которые в XIX — начале XX века массово получали фамилии по отцу — именно по такой модели.

Интересно, что имя Карабутдин — не самое частое даже в тюркском именнике. Оно встречается реже, чем, скажем, Абдулла или Миннебай. Поэтому фамилия Карабутдинова довольно редкая. Её носительницы, скорее всего, происходят из Поволжья (Татарстан, Башкортостан) или из регионов с компактным проживанием татар (например, Оренбургская, Челябинская области). Предок, давший фамилию, был человеком с заметным именем — возможно, уважаемым муллой, ремесленником или зажиточным крестьянином. В дореволюционной России татарские фамилии на «-ов» часто указывали на принадлежность к податным сословиям (крестьяне, мещане), но не несли информации о дворянстве или знатности.