Фамилия Карамолина — женская форма, а мужская, Карамолин, встречается реже. В основе, скорее всего, лежит прозвище или мирское имя Карамоля. Разбираем по частям: корень «кара» тюркского происхождения означает «чёрный» (как в словах «караван», «каракуль»), а вторая часть может восходить к тюркскому же «мола» — «учёный», «священнослужитель», «мулла». Получается «чёрный мулла» или «чёрный учёный». Такое прозвище могли дать человеку с тёмными волосами или смуглой кожей, который выделялся грамотностью или религиозностью, либо иронично — нерадивому ученику.

Есть и другая версия, более прозаичная. В русских говорах слово «карамоль» (или «коромоль») означало «смута», «мятеж», «крамола». Тогда Карамоля — человек неспокойный, бунтарь или скандалист. Однако эта версия менее вероятна: фамилии от «крамолы» обычно выглядят как Крамолов или Коромолов, а форма с «кара» явно тяготеет к тюркскому корню.

Суффикс «-ин» указывает на принадлежность: Карамолин — сын Карамоли. Такая модель образования — «прозвище + -ин» — типична для центральных и северных регионов России, где были сильны татарские и тюркские влияния. Географически фамилия встречается в Поволжье и на Урале, что косвенно подтверждает её восточное происхождение. Сословно носители могли быть как крестьянами, так и служилыми людьми: в XVI–XVII веках многие татарские мурзы и их потомки переходили на русскую службу и получали земли, а их прозвища становились фамилиями.

В написании фамилии обращает на себя внимание ударение: скорее всего, оно падает на третий слог — Карамо́лина, хотя в быту могли ставить и на первый. Путаница с «а» и «о» в корне (Коромолин) тоже возможна, но исторически закрепился именно вариант через «а».