Фамилия Карахан — яркий пример того, как восточное имя собственное превратилось в наследственное родовое прозвание. Она тюркская по происхождению и состоит из двух корней: «кара» и «хан». «Кара» переводится как «черный», «темный», «вороной». «Хан» — титул, который изначально обозначал вождя племени у кочевников Ирана и Афганистана, а затем стал широко использоваться у тюркских народов как знак власти и знатности.

Модель образования у фамилии упрощённая: она не получила русского суффикса (-ов, -ев, -ин), а закрепилась в документах в чистом виде. Такое нередко случалось с фамилиями тюркской аристократии или духовенства, когда носитель был достаточно известен, чтобы его не переделывали на русский лад. В Российской империи фамилии без суффиксов чаще всего фиксировали у татарских мурз, башкирских старшин, азербайджанских и кавказских родов.

Значение составного имени «Карахан» неоднозначно. «Чёрный хан» могло быть прозвищем, указывающим на внешность (тёмные волосы, смуглая кожа) или на характер — в тюркской традиции «кара» нередко означало «простой», «народный», «великий» (ср. Кара-Дениз — Чёрное море). Вероятнее всего, основатель рода Карахан был человеком добрым, честным, пользовался авторитетом и уважением в обществе. Однако не стоит исключать и прямого титула: в истории известна династия Караханидов, правившая в Средней Азии в X–XIII веках. Прямой связи с этой династией у рядовых носителей фамилии нет, но само имя-титул могло быть дано в честь предка, служившего при дворе или носившего высокий чин.

Географически фамилия встречается у народов Поволжья (татары, башкиры), на Кавказе (азербайджанцы, кумыки) и в Средней Азии. В русских документах она могла записываться по-разному: Караханов, Караханович, но форма без суффикса сохранила исходное звучание.