Фамилия Каранатова — женская форма, а её мужской вариант Каранатов. В основе фамилии лежит прозвище или мирское имя, которое, скорее всего, образовано от слова «каранат». В русских говорах «каранат» — это вид красной рыбы, чаще всего так называли лосося или форель в сибирских и уральских диалектах. В словаре Даля есть слово «каранат» в значении «красная рыба», а также глагол «каранатить» — «ловить красную рыбу». Таким образом, первый носитель фамилии мог получить прозвище Каранат за промысел — был рыбаком, торговал рыбой или, возможно, имел внешнее сходство с рыбой (например, «красный» лицом).

Суффикс -ов- указывает на типичную русскую модель образования фамилий от прозвищ и мирских имён в XVI–XVIII веках. Фамилия Каранатов (Каранатова) вписывается в ряд «рыбных» фамилий вроде Карасёв, Щукин, Окунев, но встречается гораздо реже. Географически фамилия тяготеет к регионам Сибири и Урала, где слово «каранат» было в ходу, а также к северным русским областям, где ловили лососёвых. Встречаются единичные записи фамилии в Пермской и Вятской губерниях.

Есть и другая, менее вероятная версия: от тюркского имени Каранат, что значит «чёрный конь» (от «кара» — чёрный и «ат» — конь). Однако для русского бытования такая основа нехарактерна, а слово «каранат» в значении «рыба» фиксируется в русских говорах с XVII века и куда надёжнее объясняет происхождение. Поэтому версия с рыбой — основная.

Фамилия не принадлежала дворянству или духовенству: носители были, скорее всего, крестьянами или посадскими людьми, жившими у рек и промышлявшими рыболовством. Встречаемость фамилии низкая, и сегодня её можно найти в основном на Урале и в Сибири, реже — в центральной России.