Фамилия Карачимов — редкий случай, когда географическая привязка почти наверняка перевешивает все остальные версии. Её основа — «Карачим» — почти не встречается в качестве личного имени или прозвища в славянской среде, зато хорошо известна как топоним. В первую очередь это село Карачим на юге Татарстана, в Дрожжановском районе. Если предки носителя фамилии происходили оттуда, то модель образования прозрачна: житель Карачима становился Карачимовым, то есть «сыном того, кто из Карачима». Такие фамилии по названию села (без суффикса -ск-) — обычное дело в Поволжье, особенно среди татар и чувашей, но и русское население региона перенимало эту модель.

Сам топоним «Карачим» имеет тюркские корни. Наиболее вероятное объяснение — от татарского «кара» (чёрный) и «чим» (дерн, дёрн, земля), то есть «чёрная земля» или «чернозём». Это логично для села, стоящего на плодородных почвах. Менее убедительная, но возможная версия — связь с тюркским родоплеменным названием «карачи» (в значении «знатный, приближённый к хану»), но тогда фамилия должна была бы звучать как Карачиев или Карачин. Склонение «Карачимов» указывает на суффикс -ов, который в Поволжье присоединяли к любой основе, не разбирая её на морфемы.

Таким образом, Карачимов — это «выходец из села Карачим». Фамилия почти наверняка сформировалась не раньше XVIII–XIX веков, когда за жителями начали массово закреплять фамилии по месту жительства. Встречается она преимущественно в Татарстане, Чувашии и соседних областях, что подтверждает её локальное происхождение. Среди носителей нет общеизвестных исторических фигур — фамилия осталась в рамках крестьянской и сельской среды, не успев попасть в дворянские родословные книги.