Фамилия Кармалинские — это, скорее всего, более поздняя «географическая» или притяжательная форма от фамилии Кармалин, образованная по польско-украинской модели с суффиксом -ский. Этот суффикс указывал на принадлежность к роду или местности: Кармалинский буквально означает «из рода Кармалиных» или «выходец из поместья Кармалиных». Таким образом, перед нами не самостоятельное прозвище, а производная фамилия, возникшая в среде шляхты или одворяненной казацкой старшины, где было принято таким образом подчеркивать родовую принадлежность.

Основа фамилии — Кармалин (или Карамолин) — имеет, по всей видимости, тюркское происхождение. В основе лежит слово «кара» (черный) и, возможно, «мола» (мулла, ученый) или «мол» (скот). Встречаются и топонимы Карамола, что тоже указывает на восточные корни. Версия о происхождении от киргизского «карамала» (всматриваться, опасливо озираться) менее правдоподобна, так как фамилия закрепилась в центральных русских и украинских землях, где тюркские заимствования обычно связаны с прозвищами по внешности или характеру, а не с глаголами.

Русский дворянский род Кармалиных, к которому восходят Кармалинские, известен с конца XVI века. Его разделение на две ветви зафиксировано документально: одна пошла от Семёна Поукова сына Кармалина, отличившегося в «московском осадном сиденье» при царе Василии Шуйском и получившего за это вотчину в 1616 году. Другая — от Михаила Булгакова сына Кармалина, пожалованного поместьем в 1629 году. Обе ветви были внесены в VI часть родословной книги Рязанской губернии, что говорит о древности и столбовом дворянстве.

Среди потомков Семёна Кармалина наиболее известен генерал от инфантерии Николай Николаевич Кармалин (1824 года рождения). Он занимал пост эриванского военного губернатора, затем начальника Кубанской области и наказного атамана Кубанского казачьего войска (1873—1882), а позже стал членом Военного совета. Его жена, Любовь Ивановна Кармалина (урожденная Беленицына), была известной певицей-любительницей и оставила ценные воспоминания о Михаиле Глинке, опубликованные в журнале «Русская старина». Именно эта ветвь, скорее всего, и дала начало носителям фамилии Кармалинские — через обозначение потомков или владельцев усадьбы.

О точном времени перехода от Кармалина к Кармалинскому судить сложно: процесс формирования фамилий у разных ветвей одного рода мог растянуться на столетия. Однако ясно, что эта фамилия — не случайное прозвище, а маркер принадлежности к конкретному, хорошо задокументированному дворянскому роду с тюркским корнем в основе.