Фамилия Карбуева образована по типичной для славянских фамилий модели — от личного прозвища или имени с помощью суффикса -ев. Такие именования широко представлены в ономастике восточных, западных и южных славян. Основа фамилии — Карбуй — скорее всего, восходит к прозвищу, которое дали человеку по какой-то характерной черте или занятию.

Самое вероятное объяснение корня — связь с тюркскими языками. В них «карбуй» или близкие слова могли означать «черный бык» или «сильный, как бык» (от «кара» — черный, «буга» — бык). Если предок получил такое прозвище, его могли так назвать за физическую силу, упрямство или смуглый цвет волос и кожи. В пользу этой версии говорит и то, что суффикс -ев в фамилии характерен для регионов, где славяне долго и тесно контактировали с тюркскими народами — например, в Поволжье, на Урале или в южнорусских степях.

Менее вероятная, но возможная версия — что в основе лежит славянское слово «карб» (укр. «карб» — зарубка, насечка). Тогда прозвище Карбуй мог получить плотник, столяр или человек, который метил чем-либо скот или имущество. Однако эта гипотеза слабее, так как суффикс -уй в таком значении редко встречается в славянских прозвищах.

Окончание -а в фамилии указывает на женскую форму. Мужской вариант — Карбуев. В русской традиции такие фамилии закрепились без изменения по родам, и сегодня носительница фамилии Карбуева может быть как русской, так и представительницей других народов, где принята эта модель словообразования.

Фамилия редкая. В открытых источниках нет сведений о дворянских родах или известных исторических личностях с такой фамилией. Это говорит о том, что её корни, скорее всего, крестьянские или мещанские — фамилия закрепилась в XIX веке при массовом присвоении фамилий бывшим крепостным и государственным крестьянам. Встретить её можно в основном в регионах бытования тюркских заимствований: в Башкортостане, Татарстане, Челябинской и Оренбургской областях.