Фамилия Кармаев образована от восточного имени Кармай. В основе лежит тюркское слово, и здесь возможны два основных толкования. Первое: от турецкого karma — «смешанный». Такое имя могли дать ребенку от смешанного брака или просто как пожелательное, не несущее негативного оттенка. Второе: от киргизского глагола «карма» — «хватать, ловить». В этом случае имя-прозвище указывало на особенности поведения предка: ловкого, хваткого человека, который умеет «схватить» удачу или быстро реагировать. Какая из версий правдоподобнее — вопрос открытый, но обе укладываются в восточную антропонимическую традицию, где имя могло быть и оберегом, и характеристикой.

Словообразовательная модель фамилии проста: к основе Кармай добавили русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). Так возникали фамилии у русских, а также у многих народов, входивших в состав Российской империи, — татар, башкир, чувашей, мордвы. География бытования фамилии Кармаев сегодня широкая, но чаще всего её носители встречаются в Поволжье и на Урале, что подтверждает её тюркские корни.

Интересная деталь: в дореволюционных документах встречается вариант написания Кармайев — с сохранением йота в основе. Со временем написание упростилось до современного, что характерно для многих фамилий тюркского происхождения. Если сравнивать с однокоренными — Карманов, Кармаков — то Кармаев стоит особняком: у него суффикс указывает на прямое отчество от имени, а не на прозвище по роду занятий или внешности.