Фамилия Караутдин — редкий случай, когда в русской фамильной модели сохранилось полное арабское личное имя без сокращений и русифицирующих суффиксов. Её основа — мужское имя Караутдин, которое представляет собой искажённую или диалектную форму арабского «Кара́ уд-Дин» (в классическом произношении — «Кара ут-Дин»). Переводится это имя как «близкий к религии» или «чтец веры», где «кара» (от арабского «кара’а») — «читать», а «дин» — «вера, религия». Имя было распространено в среде мусульманских народов Поволжья и Кавказа, особенно у татар и башкир.

В русскую традицию фамилия попала без изменений, что нетипично: обычно иноязычные имена адаптировали, добавляя суффиксы -ов, -ин или -ский. Караутдин — одна из так называемых «окаменевших» фамилий, где исходное имя стало наследственным прозванием и закрепилось в документах в той же форме, в какой его записал приходской писарь или переписчик. Встречается она преимущественно в Татарстане, Башкортостане и в татарских общинах за Уралом.

Словообразовательная модель здесь простая: нет суффикса принадлежности, фамилия образована по типу «прозвище = фамилия». Это сближает её с фамилиями вроде Салих, Гариф или Рахматуллин, но в отличие от них Караутдин не получил окончания -ов. Такая форма могла возникнуть из-за того, что носитель был единственным в селении с таким именем, и писарь не счёл нужным добавлять «-ов» для различения однофамильцев.

В ономастических справочниках фамилия не упоминается в числе массовых — её нет в словаре Б. Унбегауна, что подтверждает её узколокальный характер. Вероятнее всего, предок носителя был муллой или учителем при мечети, поскольку имя Караутдин давали людям, связанным с чтением Корана и религиозным образованием. Никакой второй, «бытовой» версии происхождения (от ремесла или географического названия) для этой фамилии не существует — корень однозначно указывает на личное имя с религиозным значением.