Фамилия Кармаева — женская форма фамилии Кармаев, а та, в свою очередь, восходит к восточному имени Кармай. В основе, скорее всего, лежит тюркское слово. Есть две основные версии его происхождения. Первая выводит имя из турецкого «karma» — «смешанный». Вторая, более конкретная, связывает его с киргизским глаголом «карма» — «хватать, ловить». Если верна вторая гипотеза, имя Кармай могло быть прозвищем ловкого, хваткого человека или даже промысловым именем охотника или рыболова.

Словообразовательная модель здесь проста: к основе «Кармай» добавили русский патронимический суффикс -ев (указывающий на принадлежность: «сын Кармая»), а затем образовали женскую форму. Фамилия эта довольно редкая, и её география, скорее всего, связана с регионами, где тюркские языки соседствовали с русским — Поволжье, Урал, юг Сибири. Точное время возникновения рода Кармаевых можно установить только по генеалогическим документам, но сама модель фамилии (тюркское имя + русский суффикс) говорит о том, что предки носителей фамилии жили в зоне активного культурного обмена между славянами и тюрками.