Фамилия Каримулаев образована от арабского имени Каримулла (Каримулла), что в переводе означает «Щедрость Аллаха» или «Благородство Всевышнего». Это составное имя: «Карим» — щедрый, благородный, и «Улла» (Аллах) — Бог. Прибавление русского патронимического суффикса -ев (фонетический вариант -ов после мягких и шипящих) превратило имя отца в фамилию сына. Таким образом, Каримулаев — это «сын Каримуллы», «потомок того, кого звали Каримулла».

Фамилия характерна для тюркоязычных и кавказских народов, исповедующих ислам. Наибольшее распространение она имеет среди башкир, татар, а также у народов Дагестана (особенно у кумыков и лезгин). В среде этих народов в XIX — начале XX века активно формировались фамилии по русской модели: к отцовскому имени прибавляли русские суффиксы. Каримулаев — типичный пример такой «русификации» мусульманского имени.

Любопытная деталь: в отличие от фамилий на -ов/-ев, которые в русском языке обычно закреплялись за крестьянами и мещанами, фамилии на базе арабских имен с компонентом «улла» (Аллах) часто носили представители мусульманского духовенства или зажиточные торговцы. Имя Каримулла было популярным в среде мулл и учителей медресе, поэтому предок-родоначальник мог быть не просто верующим человеком, а иметь отношение к религиозному образованию.

С точки зрения словообразования, фамилия стоит в ряду однокоренных: Каримов (от Карим), Каримуллин (татарская форма с суффиксом -ин). Вариант Каримулаев отличается именно конечным -ев, что указывает на более позднюю фиксацию фамилии в официальных документах (переписях, метриках) именно в русской канцелярской форме.

Поскольку фамилия редкая и несёт прямую смысловую нагрузку («сын Щедрости Бога»), её носители могут с высокой вероятностью проследить свои корни до конкретного предка по мужской линии, носившего имя Каримулла. В советское время фамилия не менялась, так как не содержала «контрреволюционных» или «буржуазных» элементов, что позволило ей сохраниться в неизменном виде.