Фамилия Карамалиев — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти полностью сохранило свою звуковую форму без адаптации к русским суффиксам. Она образована по стандартной модели русских фамилий: к основе «Карамали» добавили патронимический суффикс -ев, который указывает на принадлежность («чей?» — сын Карамали). Ударение, скорее всего, падает на третий слог: Карама́лиев.

Основа фамилии — тюркское составное имя или прозвище Карамали. Оно распадается на две части: «кара» (чёрный, тёмный, а в переносном смысле — сильный, могучий, простой) и «мали» (от арабского «малик» — владелец, царь, господин). Таким образом, Карамали могло означать «чёрный владыка», «тёмный господин» или, в более бытовом ключе, «сильный хозяин». В тюркской ономастике имя Карамали встречается у татар, башкир, кумыков, а также у народов Кавказа, испытавших тюркское влияние.

Географически фамилия Карамалиев тяготеет к Северному Кавказу и Поволжью. Она встречается у кумыков (Дагестан), у кабардинцев и балкарцев, а также у татар. Это не случайно: суффикс -ев в тюркских фамилиях часто вытеснял исконные форманты под влиянием русской делопроизводственной традиции. Если бы фамилия оформлялась по тюркскому образцу, она звучала бы как Карамалиоглы или Карамалиулы.

Интересно, что фамилия почти не изменила исходное имя — в отличие от, скажем, Карамазовых (где корень «карамаз» означает «черномазый»). Карамалиев — более прозрачный случай: здесь не прозвище по внешности, а полноценное личное имя, которое в XIX веке зафиксировали в метриках как фамилию. Это имя мог носить реальный человек — уважаемый старейшина или зажиточный хозяин, чьи потомки и стали Карамалиевыми.

По сословной принадлежности предки Карамалиевых могли быть и крестьянами, и узденями (свободными общинниками на Кавказе), и даже мелкими князьями — имя «Мали» (Малик) часто давали детям в семьях, претендовавших на знатное происхождение. Но точных сведений об этом нет, и строить догадки без документов рискованно.