Фамилия Карамулин звучит как тюркская, и это первое, что приходит в голову при её разборе. Основа «кара» в тюркских языках означает «чёрный», а «мул» или «мулла» — это мусульманский священнослужитель, грамотей. Таким образом, «карамулла» — это «чёрный мулла». Но здесь есть интересный нюанс: в татарской и башкирской среде «кара мулла» могло быть не просто описанием цвета одежды, а прозвищем, указывающим на независимого, не подчиняющегося официальному духовенству священника, или на человека, который вёл себя как мулла, но не имел соответствующего сана. В этом смысле прозвище могло иметь ироничный или даже укоризненный оттенок.

Суффикс «-ин» указывает на русскую модель образования фамилии от тюркской основы. В русском языке суффикс принадлежности «-ин» чаще присоединяется к основам на -а, -я. Карамулин буквально означает «сын Карамуллы» или «принадлежащий Карамулле». Это типичный случай для фамилий, которые возникли в среде крещёных татар, башкир или представителей других тюркоязычных народов, вошедших в состав Российского государства. Фамилия фиксируется преимущественно в Поволжье и на Урале, в зоне расселения татар и башкир, что подтверждает её региональную привязку.

В академическом словаре русских фамилий Б. О. Унбегауна подобные модели описаны как результат длительного русско-тюркского взаимодействия. Споров вокруг этимологии почти нет: версия с «чёрным муллой» — основная и лингвистически прозрачная. Альтернативное толкование, связывающее «кара» с тюркским «карау» (смотреть, сторожить) и «мул» (имущество), выглядит натянутым и не поддерживается ономастической традицией. Предки носителей фамилии Карамулин, скорее всего, были людьми, так или иначе связанными с исламским образованием или духовной жизнью общины, но получившими прозвище за нестандартное поведение или положение.