Фамилия Карамельщикова — редкий и прозрачный пример «профессиональной» фамилии, образованной от названия ремесла. Её основа — «карамельщик», то есть мастер по изготовлению карамели, кондитер, специализировавшийся на варке леденцов и карамельных конфет. Суффикс -щик в русском языке как раз и обозначал человека по роду занятий (ср. бондарь — бондарщик, каменщик, стекольщик). Женская форма на -ова указывает на принадлежность: буквально «жена Карамельщикова» или «дочь из семьи Карамельщиковых».

Само слово «карамель» пришло в русский язык из французского (caramel), а туда — из испанского, где оно восходит к латинскому calamellus («тростничок»), намекая на сахарный тростник. В России карамельное производство стало развиваться с XVIII века, но массовым ремеслом кондитеры-карамельщики стали лишь в XIX веке, когда в городах, особенно в Москве и Петербурге, появились частные кондитерские лавки и фабрики. Фамилия, скорее всего, возникла не в крестьянской среде, а в мещанской или купеческой: владелец или работник такого заведения получал прозвище по своему делу, которое затем закрепилось как фамилия.

В отличие от более частотных «хлебных» фамилий (Мельников, Пекарев), Карамельщикова указывает на узкую специализацию — изготовление сладостей. Это делает её социально маркированной: предки носительницы фамилии были, вероятно, городскими жителями, связанными с торговлей или мелким производством. Географически фамилия встречается преимущественно в центральных регионах России, особенно в Москве и Подмосковье, где исторически концентрировалось кондитерское дело.

Словообразовательная модель проста: корень -карамель-, суффикс -щик- (со смягчением на -щик-), затем патронимический суффикс -ов- и окончание -а. Мужской вариант — Карамельщиков — также существует, но женская форма в данном случае нередко сохраняется как основная, если родоначальником был мужчина, а фамилия передалась по женской линии. Известных исторических носителей фамилии в открытых источниках не зафиксировано, что подтверждает её редкость: она не попала в дворянские родословные книги и не упоминается в массовых переписях крестьян. Это типичная «ремесленная» фамилия, возникшая в городской среде и сохранившаяся благодаря своей яркой, нестандартной основе.