Фамилия Караханя — одна из тех, что с первого взгляда выдают нерусское происхождение. Её основа — тюркское имя Карахан, которое состоит из двух частей: «кара» (чёрный, тёмный, а в переносном смысле — могучий, сильный) и «хан» (титул правителя, князя). Таким образом, Карахан — это «чёрный хан» или «могучий правитель». Имя было популярно у народов, исповедовавших ислам, особенно в Средней Азии и Закавказье.

Особенность фамилии — в её окончании. Суффикс -я (или -а) в русской среде нестандартен. Скорее всего, он возник при адаптации тюркской фамилии или отчества на русский лад. В грузинском языке, например, окончание -я (-ия) характерно для фамилий (Карахания), а в армянском — суффикс -ян (Караханян). Если носитель фамилии живёт в России, то форма «Караханя» могла закрепиться как упрощённый вариант без типичного славянского суффикса -ов, -ев или -ин. Такое встречается редко и часто указывает на то, что фамилию не переделывали под русскую модель, а записали почти как звучало в оригинале.

Географически фамилия Караханя чаще всего встречается в южных регионах бывшего СССР: в Армении, Грузии, а также среди армянской и греческой диаспор. В России она редка и может быть сосредоточена в Краснодарском крае или Ростовской области, куда в XIX–XX веках переселялись народы Закавказья. Предки носителя фамилии, вероятно, были людьми уважаемыми — имя Карахан давали не случайно, оно подчёркивало знатность или силу. Однако не стоит искать прямого родства с ханами: к моменту закрепления фамилии (конец XIX — начало XX века) это было скорее личное прозвище или родовое имя, утратившее титульный смысл.

Словообразовательная модель здесь проста: основа — имя Карахан, окончание — русское -я, которое играет роль склоняемого окончания (как у фамилий на -а: Сорока, Птица). Фамилия склоняется по правилам существительных женского рода, хотя может принадлежать и мужчине, и женщине. В отличие от типичных русских фамилий, Караханя не даёт подсказки о сословии или профессии предка — только о его этническом корне и имени, которое когда-то было символом власти.