Фамилия Карамелева звучит сладко, но её происхождение вовсе не обязательно связано с кондитерским делом. Корень «карамель» действительно заимствован из французского (caramel), но в русском языке он мог закрепиться не как название лакомства, а как прозвище. В народной речи карамелью могли назвать человека за приторную улыбку, слащавые речи или, напротив, за любовь к сладкому. Однако есть и другая, более прозаичная версия: фамилия могла возникнуть от мирского имени или прозвища Карамель, которое давали ребенку с пожеланием сладкой жизни — такой обычай был распространён в крестьянской среде.

Словообразовательная модель фамилии — стандартная для русского севера и центра: суффикс -ев указывает на принадлежность (чей? — Карамелев). Женская форма Карамелева образована по тому же принципу, что и большинство русских фамилий: через притяжательное прилагательное. Интересно, что фамилия встречается в основном в центральных областях России, а не в южных, где чаще использовали бы суффикс -ин. Это косвенно подтверждает, что основа не была именем собственным на -а (вроде Карамеля → Карамелин), а скорее прозвищем или прозванием мужчины Карамель.

В редких случаях нельзя исключать и искусственное происхождение: в духовных училищах и семинариях XVIII–XIX веков ученикам часто давали благозвучные фамилии по названиям растений, камней или сладостей. Карамелев могла быть «семинарской» фамилией — её давали за сладкозвучие, а не за профессию. Но эта версия менее вероятна: фамилия не попала в списки типичных семинарских фамилий (вроде Розова, Фиалкова, Лимонова).

Сегодня носительницы фамилии Карамелева живут в основном в Поволжье и на Урале. Фамилия редкая, не попала в массовые справочники, поэтому точную дату её появления установить сложно — скорее всего, она сформировалась не раньше середины XVIII века, когда прозвища начали массово закрепляться в качестве наследственных фамилий.