Фамилия Карчаев образована от личного имени Карча, которое, в свою очередь, восходит к тюркскому корню «кара». В буквальном переводе с тюркских языков это слово означает «чёрный», но в именах и прозвищах оно часто несло переносный смысл — «великий», «могучий», «сильный». Родители, давая ребёнку имя Карча, вкладывали в него пожелание, чтобы сын вырос уважаемым, влиятельным человеком, «чёрным» в значении «главный» или «старший».

Словообразовательная модель фамилии проста: к основе Карча добавили типичный русский патронимический суффикс -ев, который указывает на принадлежность («сын Карчи»). Встречается и вариант написания с суффиксом -ов — Карчаков, но фамилия Карчаев закрепилась именно в такой форме. По сути, это типичная «фамилия-отчество», распространённая у народов Северного Кавказа и Поволжья, где тюркские имена адаптировались под русскую фамильную систему.

Географически фамилия привязана к Кабардино-Балкарии: в Книге памяти этой республики упоминается Карчаев Азнор Табаевич, родившийся в 1916 году в Нальчике. Это косвенно указывает на балкарские или кабардинские корни рода, так как имя Карча встречалось именно в тюркоязычной среде региона. Среди носителей фамилии встречаются и другие варианты написания — Карчаев, — но все они восходят к одному прозвищу.

Стоит заметить, что, помимо значения «чёрный», у слова «кара» есть и другие оттенки в тюркских языках: «земля», «суша», а также «толпа», «народ». Однако в личных именах и прозвищах чаще всего работала именно цветовая или статусная символика. Поэтому основная версия происхождения фамилии — через имя-пожелание силы и власти — остаётся наиболее правдоподобной.