Фамилия Карагуйшиев — редкий пример, где словообразовательная модель указывает на диалектное произношение. В основе лежит именование Карагуйши, которое, скорее всего, является местным фонетическим вариантом тюркского имени Карагуш (встречается также как Карагус). Разница всего в одном звуке: «ш» перешло в «йш», что характерно для некоторых говоров татарского или башкирского языка.

Имя Карагуш составное: «кара» — «черный», «кош» — «птица». В сумме — «черная птица», и у ряда тюркских народов так называют беркута, крупного хищного орла. Возможно, имя возникло как тотемное: предок мог носить прозвище по птице-покровителю рода. Но есть и бытовая версия: в Башкортостане существует село Карагуш, и основатель фамилии мог получить прозвище по месту жительства — как выходец оттуда.

Суффикс -ев в фамилии Карагуйшиев стандартно указывает на русское оформление: «чей?» — Карагуйшиев, то есть сын или потомок человека по имени Карагуйши. Фамилия закрепляет не полное имя, а его диалектную форму, что делает её особенно интересной для лингвистов: такие варианты редко попадают в официальные документы и сохраняются в основном у одной семейной ветви.

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону, где тюркские имена активно входили в русскую антропонимику через соседство и смешанные браки. Сословных ограничений у неё не было: носителями могли быть и крестьяне, и служилые татары, и башкиры-вотчинники. Точных данных о первых носителях нет, но сама структура фамилии типична для конца XVIII — XIX века, когда массово закреплялись родовые прозвания.