Фамилия Караянова — женская форма фамилии Караянов, и её разбор стоит начать с поиска корня. Основа «Караян» почти наверняка восходит к тюркскому слову «кара» — «чёрный». В тюркских языках это слово входит в состав множества имён и прозвищ, часто указывая на цвет волос, смуглую кожу или тёмный цвет одежды. Второй элемент «ян» может быть как уменьшительным аффиксом в некоторых тюркских диалектах, так и самостоятельным словом «ян» (душа, сторона). Однако правдоподобнее видеть в «Караяне» сложное имя или прозвище, образованное по модели «кара + имя»: например, Кара-Ян, где Ян — краткая форма от Ивана, заимствованная через тюркское посредство. Такие гибриды встречались у народов, живших в зоне смешения славянского и тюркского населения, — на Северном Кавказе, в Поволжье или в Крыму.

Суффикс «-ов» в мужской форме Караянов — типичный русский патронимический суффикс, указывающий на принадлежность: «сын Караяна». Фамилия могла закрепиться за русскими, украинцами или представителями тюркских народов, принявшими русскую фамильную модель. В женском варианте Караянова окончание «-а» просто указывает на носительницу женского пола.

Поскольку фамилия редкая, её география узкая. Основные очаги — Ростовская область, Ставропольский и Краснодарский края, а также места расселения армян и греков, где «Караян» встречается как самостоятельная армянская фамилия (с ударением на последний слог). В русском контексте ударение чаще падает на второй слог — Карáянова, хотя возможны варианты. Если предки были крестьянами или казаками, прозвище Караян могло закрепиться за смуглым или черноволосым человеком. Если же корни ведут в армянскую или греческую среду, фамилия может означать «сын Кара» (чёрного) с местным суффиксом.

Однокоренные фамилии — Караев, Караянов, Караянц — различаются только окончаниями, но все указывают на одну и ту же тюркскую или армянскую основу. В русских документах фамилия Караянов фиксируется с XVIII века, но массово распространилась только в XIX веке, когда крестьянам массово присваивали фамилии по отцу или прозвищу.