Фамилия Карамиченко — одна из тех, где ясна словообразовательная модель, но неочевидна основа. Почти наверняка это украинская фамилия, образованная по той же продуктивной схеме, что и большинство фамилий на -енко: от прозвища или имени. Суффикс -енко в украинской ономастике означает «сын» или «потомок», поэтому Карамиченко — это буквально «сын Карамича». А вот кто такой Карамич — главный вопрос.

Вероятнее всего, в основе лежит прозвище Карамич, которое могло быть образовано от тюркского корня «кара» — «черный». В тюркских языках «кара» часто входит в состав личных имен (Карабай, Карахан) или прозвищ, указывающих на цвет волос, кожи или смуглость. В славянской среде такое прозвище могли дать человеку с темными чертами внешности. Менее вероятная, но возможная версия — связь с греческим словом «карамида» (черепица) или с ремеслом черепичника (карамидчика), но тогда фамилия должна была бы звучать как Карамидченко или Карамитченко. Фонетически форма Карамиченко ближе к тюркскому источнику.

Учитывая географию фамилий на -енко, Карамиченко следует искать в центральной и восточной Украине, а также в южных регионах России, куда переселялись украинские крестьяне. Фамилия не является ни дворянской, ни священнической — суффикс -енко в XVIII–XIX веках был типичен для казацкой и крестьянской среды, особенно на Левобережной Украине и в Слобожанщине. Носители фамилии, скорее всего, были потомками казаков или вольных крестьян, получивших прозвище за характерную внешность.

В написании фамилии возможны варианты: Карамиченко, Карамич, Карамичук. Сравнение с однокоренными фамилиями (Карамич, Карамичов) подтверждает, что основой было именно прозвище Карамич, а не имя. Фамилия редкая и не имеет широко известных исторических носителей, что типично для прозвищных фамилий, не связанных с крупными дворянскими родами.