Фамилия Карамысов — редкий пример того, как тюркское прозвище закрепилось в русской фамильной модели. Её основа, «Карамыс», почти наверняка восходит к татарскому или башкирскому слову «карамыс» — «камыш». Прозвище могли дать человеку, жившему в камышовых зарослях, у камышового озера, или же обладателю внешности, напоминающей сухой камыш: худощавому, высокому, с жёсткими волосами.

Модель образования типична для русских фамилий второй половины XVI–XVII веков, когда в центральные и южные уезды активно переселялись служилые татары и башкиры. Суффикс «-ов» указывает на принадлежность: «Карамысов» буквально значило «сын Карамыса». В документах XVI–XVII веков встречаются и другие варианты написания: Карамышев, Карамызов, что говорит о живом произношении и разнобое в записи прозвищ приказными людьми.

Есть и вторая, менее вероятная версия: связь с тюркским именем Карамыш, которое могло означать «чёрный баран» (от «кара» — чёрный и «мыш» — баран, хотя последнее слово не является общеупотребительным). В таком случае фамилия относилась бы к числу «звериных» прозвищ, нередких в татарской среде. Но первая версия — с камышом — надёжнее, так как имеет прямые лексические параллели в тюркских языках Поволжья.

В отличие от массовых фамилий вроде Иванов или Кузнецов, Карамысовы — это локальная группа. Судя по разбросу, носители фамилии встречаются в Татарстане, Башкортостане, а также в Оренбургской и Самарской областях, что совпадает с зоной расселения татар-мишарей и тептярей. Среди предков, скорее всего, были не крестьяне, а служилые люди (казаки, стрельцы) или ясачные крестьяне, нёсшие повинности в пользу государства.

Сравнение с однокоренными фамилиями (Карамышев, Карамызов) показывает, что Карамысов — самый редкий вариант. Возможно, он закрепился в какой-то одной конкретной волости или даже в одном селе, где прозвище Карамыс стало родовым именем.