Фамилия Кармачевы (в мужском роде — Кармачев) образована от личного прозвища Кармач. Это прозвище, скорее всего, связано с диалектным словом «кормач» — работник, который кормит животных, ухаживает за скотом. Со временем звук «о» в корне мог перейти в «а» под влиянием акающего произношения, что дало форму «Кармач». Есть и другая версия: прозвище могло возникнуть от слова «корма» — задняя часть судна. Тогда Кармачем называли моряка или судостроителя. Обе гипотезы опираются на народную профессиональную или бытовую характеристику, что типично для русских фамилий.

Словообразовательная модель проста: к основе Кармач добавили патронимический суффикс -ев (вместо -ов после мягкого согласного «ч»). Таким образом, Кармачев — буквально «сын Кармача». Фамилия фиксируется в формах как с ударением на второй слог, так и на первый, что характерно для фамилий, прошедших долгий путь бытования в устной речи.

Существует и третья, менее распространённая гипотеза, связывающая прозвище с топонимом Кормачи — деревня в Лаишевском районе Татарстана. Если принять эту версию, родоначальник Кармачевых мог быть выходцем из этого селения. В таком случае фамилия указывала бы не на занятие, а на географическое происхождение.

О точном времени возникновения фамилии говорить сложно: процесс становления русских фамилий растянулся на несколько столетий. Однако ясно, что перед нами памятник народной речи, сохранивший в себе забытое или изменившееся слово.