Фамилия Карагадаев — редкий случай, когда тюркская основа соединилась с русским патронимическим суффиксом, но не самым распространённым. Суффикс «-ев» указывает на принадлежность («чей?» — Карагадаев), то есть «сын Карагадая». Однако в русских фамилиях от тюркских имён чаще встречается «-ов» (как в Караганов, Каратаев), а «-ев» появляется, когда основа оканчивается на мягкий согласный или «й». Здесь как раз второй случай: исходное имя или прозвище Карагадай (Карагада) дало форму Карагадаев.

Само имя Карагадай разбирается на два тюркских корня: «кара» — «чёрный» и «гадай» — это диалектный вариант слова «кадай» или «гада», что в ряде тюркских языков (казахском, киргизском, ногайском) означает «гора», «скала» или «каменистая возвышенность». Реже «гадай» связывают с «гада» — «беда», «несчастье», но это менее вероятно для прозвища. Таким образом, Карагадай — «чёрная гора» или «тёмный утёс». В тюркской ономастике такие прозвища давали по внешним признакам: либо человеку с тёмной, крепкой фигурой, либо по месту жительства — у подножия чёрной скалы.

Фамилия тяготеет к регионам, где исторически смешивались тюркские народы и русское население: Поволжье (особенно бывшая Астраханская губерния), Оренбуржье, северный Казахстан. Встречается она и у казахов, и у татар, и у русских, что говорит о давних контактах: фамилию могли получить и крещёные татары, и казахи, перешедшие на русскую службу. В документах XIX века Карагадаевы фигурируют как государственные крестьяне и казаки, что типично для пограничных областей, где оседлые тюрки несли сторожевую службу.

В отличие от многих фамилий на «-ев», которые восходят к христианским именам (Иван — Иванов), здесь мы видим прямой переход тюркского прозвища в русскую фамилию без промежуточного крестильного имени. Это указывает либо на позднюю русификацию, либо на то, что предок носителя фамилии был известен под этим прозвищем в русскоязычной среде. Если сравнивать с однокоренными фамилиями (Караганов, Карагаджин), то Карагадаев стоит особняком из-за редкости корня «гадай» — в русских говорах он почти не встречается, что выдаёт его тюркское происхождение с головой.