Фамилия Каргалинова — женская форма фамилии Каргалинов, а та, в свою очередь, образована от прозвища или имени Каргала. В русской ономастике это довольно редкий случай, когда основа фамилии имеет тюркские корни, но оформлена типично русским суффиксом принадлежности -ов.

Ключ к разгадке — слово «каргала». В тюркских языках (татарском, башкирском, казахском) «карга» означает «ворона». Суффикс -лы/-ле в тюркских языках образует прилагательные со значением «имеющий, обладающий». Таким образом, «каргалы» — «имеющий ворону» или «вороной». Это могло быть прозвище человека: например, за смуглый цвет лица, черные волосы или за особую примету — родимое пятно в виде вороны. Реже «каргала» могло быть искажённым вариантом имени Каргалык — «черный, как ворон».

География фамилии подсказывает, что её носители — потомки выходцев из Поволжья или Приуралья, где веками жили татары, башкиры и другие тюркские народы. Фамилия могла возникнуть в среде служилых татар или крещёных татар, которые переходили на русскую службу и получали фамилии по прозвищам. В русском языке тюркское «Каргалы» переосмыслилось и получило окончание -ин, превратившись в притяжательное прилагательное: «чей?» — Каргалин, а затем и в фамилию.

Встречается вариант с одной буквой «л» — Каргалинов, что может быть следствием упрощения при адаптации тюркского слова на русской почве. В целом, фамилия Каргалинова — яркий пример культурного перекрёстка, когда тюркское прозвище, означавшее «вороной» или «черный», обрело русскую фамильную форму.