Фамилия Карагайтанов — одна из тех, что не оставляет равнодушным любителя тюркских языков. Её основа — «карагай» (или «карагач»), что в ряде тюркских наречий означает «вяз» или, шире, «чёрное дерево». В казахском, башкирском, татарском языках «карагай» — это сосна, а в некоторых диалектах — просто «лес». К этому корню добавлен формант «-тан», который в тюркских фамилиях и прозвищах мог указывать на обладание: «карагайтан» — «имеющий отношение к вязу», «живущий у вяза», «лесной человек». Русский суффикс «-ов» завершает адаптацию фамилии в русской среде, превращая тюркское прозвище в стандартную патронимическую форму.

Скорее всего, фамилия зародилась в среде татар, башкир или казахов, а затем перешла в русский обиход в ходе межэтнических контактов. Первый носитель мог получить прозвище Карагайтан по месту жительства — например, у заметного дерева или в лесной местности. Не исключён и более прозаичный вариант: «карагайтаном» называли человека, который занимался заготовкой или обработкой вяза, сосны — древесины, ценной в хозяйстве. В тюркской ономастике встречаются фамилии-«деревья»: Карагаев, Караганов, Карагайский. Карагайтанов стоит в этом ряду, но с редким суффиксом, который делает его менее распространённым.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью, Приуралью и Северному Кавказу — регионам, где тюркские и русские традиции смешивались веками. В дореволюционных метрических книгах Карагайтановы встречаются среди крестьян и мещан, чаще — в Оренбургской и Уфимской губерниях. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что типично для прозвищ, перешедших в фамилии «снизу», от бытовых реалий.

Спорных версий немного. Иногда основу пытаются вывести из «кара» (чёрный) и «гайтан» (шнурок, тесьма), но это натяжка: «гайтан» в тюркских языках самостоятельное слово, а «карагай» — устойчивый корень. Если бы фамилия значила «чёрный шнурок», она бы писалась Карагайтанов или Кара-Гайтанов, но не Карагайтанов. Первая версия — от дерева — и проще, и надёжнее.

В современной России фамилия редкая, но не исчезнувшая. Её носители живут в Татарстане, Башкортостане, а также в диаспорах за рубежом. Фамилия не обросла громкими именами, но это не умаляет её ценности: за ней стоит конкретный образ — человек, чей дом стоял у старого вяза или сосны, и это дерево дало ему имя на века.