Фамилия Карбышева образована от мужского мирского имени Карбыш. В древнерусской традиции такие имена давали не при крещении, а в быту — чтобы задобрить природу или перенять качества животного. Слово «карбыш» восходит к тюркскому karbyš и означает «хомяк», то есть полевое животное с большими защёчными мешками. Имя Карбыш давали ребёнку с пожеланием, чтобы он был таким же хозяйственным, запасливым и крепким, как зверёк, или чтобы дикая природа «не трогала» малыша, считая его своим.

Модель образования фамилии проста: к основе Карбыш- добавился типичный русский суффикс принадлежности -ев (в форме женского рода — -ева). Такой суффикс указывает на прямое родство: «чей?» — «Карбышев», то есть сын, внук или дочь человека по имени Карбыш. Фамилия закрепилась в северных и центральных русских говорах, где слово «карбыш» и сейчас иногда употребляется в значении «хомяк» или, реже, «неуклюжий, медлительный человек».

Поскольку имя Карбыш было нецерковным, фамилия Карбышева могла возникнуть в крестьянской или посадской среде — среди людей, не принадлежавших к высшим сословиям, где мирские имена держались дольше. Встречаются и однокоренные фамилии: Карбышев, Карбышов, Карбышин — все они восходят к тому же прозвищу, но различаются суффиксами, характерными для разных регионов.

Самый известный носитель фамилии — генерал-лейтенант Дмитрий Михайлович Карбышев, но его личность — отдельная тема, не связанная напрямую с происхождением фамилии. Для тех, кто носит фамилию Карбышева сегодня, её история — напоминание о давней народной традиции давать детям «звериные» имена в надежде на силу и удачу.