Фамилия Карбаева образована от тюркского мужского имени Карабай, которое было распространено у татар, башкир и других тюркоязычных народов. Имя это составное: «кара» может означать «чёрный», «смуглый» или «сильный», «грозный», а «бай» — «богатый», «господин», «хозяин». Поэтому имя Карабай родители могли дать сыну как с пожеланием богатства и силы, так и просто отметив его тёмные волосы или смуглую кожу. В фамилии Карбаева произошло стяжение — выпадение второго гласного «а», что типично для долгого бытования имени в русскоязычной среде: Карабай → Карбаев.

Суффикс «-ев» указывает на принадлежность: Карбаев буквально значит «сын Карабая» или «из рода Карабая». Такая модель образования фамилий характерна для народов Поволжья и Урала, где тюркские имена адаптировались к русской грамматике. Фамилия Карбаева (женская форма) распространена преимущественно в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях — это регионы исторического расселения башкир и татар.

Поскольку имя Карабай не было редким, фамилия возникла независимо в разных родах и семьях. Точное время и место появления конкретной ветви Карбаевых можно установить только через генеалогическое исследование: записи в метрических книгах, ревизских сказках или переписях. В целом же фамилия отражает древнюю тюркскую традицию именования по личному имени отца и не связана с каким-то одним сословием — её носителями могли быть и крестьяне, и служилые люди, и купцы.