Фамилия Карамасова — женская форма фамилии Карамасов, и её происхождение напрямую связано с мужской основой. Чтобы понять, откуда она взялась, нужно разобрать слово «Карамас». Это не очевидный случай, и здесь как раз интересен не суффикс (стандартный -ов), а корень.

Самая вероятная версия отсылает к тюркским языкам. «Кара» в них почти всегда означает «чёрный», «тёмный», а «мас» (или «бас») — «голова», «глава». Вместе «Карамас» или «Карабас» — «чёрная голова», то есть прозвище по цвету волос или, возможно, по смуглой внешности. В русских говорах и документах XVI–XVII веков встречаются прозвища Карабас, Карамас, и они фиксируются у людей из разных сословий — от крестьян до служилых людей. Например, в писцовых книгах есть упоминания крестьян с таким прозвищем в Замосковном крае. Позже прозвище превратилось в фамилию с помощью патронимического суффикса -ов: Карамасов — «сын Карамаса».

Есть и вторая, менее правдоподобная версия, которую иногда приводят по аналогии с фамилией Карамазов. Якобы «Карамас» может быть искажённым марийским или удмуртским именем. В этих языках «кара» — «ворон», а «мас» — «мужчина», «человек». Но эта гипотеза слабее: во-первых, марийские фамилии редко образуются через русский суффикс -ов, во-вторых, звучание «Карамас» встречается именно в русских документах, а не в финно-угорских переписях.

Географически фамилия Карамасов (и Карамасова) чаще всего встречается в Поволжье — в Татарстане, Башкортостане, Ульяновской и Самарской областях. Это логично: именно здесь веками жили рядом русские и тюркские народы, и тюркские прозвища легко входили в русский быт. Носительница фамилии Карамасова может с высокой вероятностью иметь предков из этих мест.

Что касается суффикса -ов, он указывает на то, что фамилия сформировалась в среде русского крестьянства или посадских людей, а не в дворянской среде (там были бы -ский или -ич). Первый известный Карамасов, скорее всего, был простым человеком, которого за чёрные как смоль волосы прозвали «Карамас», а его дети и внуки уже стали Карамасовыми. Фамилия не несёт никакой «литературной» нагрузки — знаменитые братья Карамазовы у Достоевского пишутся через «з», и их корень, по мнению филологов, восходит к тюркскому «карамаз» (чёрный), а не к «карамас». Так что Карамасова — это отдельная, самостоятельная фамильная линия.