Фамилия Карагисекова — редкий случай, когда географическая привязка оказывается важнее разбора корней. Её основа — топоним Кара-Гисек (или Карагисек), название урочища, речки или селения в тюркоязычных регионах, скорее всего в Казахстане или Киргизии. «Кара» в тюркских языках означает «чёрный», «тёмный», а «гисек» (или «кесек», «кисек») — «кусок», «отрезок», «часть». Вместе это могло обозначать «чёрный участок», «тёмный отрезок земли» — например, место с густой растительностью или тёмной почвой. Фамилия образована по русской модели: к основе добавили суффикс -ов- и окончание -а, типичное для женского варианта. То есть Карагисекова — это «женщина из рода Карагисековых», а мужская форма, очевидно, Карагисеков.

Такие фамилии обычно появлялись, когда переселенцам или служилым людям давали прозвище по месту выхода. Предок носителя мог быть родом из аула Карагисек или владеть землёй в урочище с таким названием. В русской ономастике подобный тип фамилий (от названий мелких географических объектов) встречается реже, чем от имён или профессий, и почти всегда указывает на конкретный регион расселения — в данном случае на юг Казахстана или прилегающие районы Средней Азии.

Словообразовательная модель проста: топоним + патронимический суффикс -ов- (как в фамилиях Астахов, Кольцов). Суффикс -ов- здесь не указывает на принадлежность отцу, а закрепляет прозвище по местности. Окончание -а в женском варианте фамилии — позднейшее явление, возникшее в русской паспортной системе XIX–XX веков. В самой тюркской среде такая фамилия без суффикса звучала бы как Карагисек — это и было исходное прозвище или родовое имя.

Поскольку фамилия не массовая и не имеет широко известных носителей, её происхождение восстанавливается только через лингвистический и географический анализ. В словарях Б. Унбегауна или В. Никонова подобных примеров нет — это локальная фамилия, не попавшая в общерусские ономастические своды. Если искать её корни, стоит обратить внимание на карты Казахстана: название Карагисек могло сохраниться в виде названия зимовки, колодца или мелкого населённого пункта, не отмеченного на современных картах.