Фамилия Кармалинцев — редкий случай, когда географическая основа почти наверняка перевешивает прозвищную. В ней отчетливо слышится топоним Кармалы. Таких названий в России и соседних странах несколько: есть река Кармалка в Оренбургской области, села Кармалы в Чувашии, Татарстане и Нижегородской области, а также Кармалиновка на Ставрополье. Скорее всего, предок носителя фамилии был выходцем из одного из этих мест, и его прозвали «кармалинцем» — то есть человеком оттуда. Суффикс -ец в основе типичен для обозначения жителя по названию селения: казанцы, туляки, кармалинцы.

Модель образования фамилии — патронимическая, но не от имени, а от прозвища по месту жительства. Сначала возникло прозвище Кармалинец, а затем, по стандартной русской модели, к нему добавился притяжательный суффикс -ев: Кармалинцев. Буква «ц» в суффиксе перед -ев перешла в «ц» (сравните: кузнец — Кузнецов, молодец — Молодцов). Фамилия отвечает на вопрос «чей?»: сын Кармалинца.

Менее вероятная, но возможная версия — связь со словом «кармалин» или «кармала». В тюркских языках «карамалы» может означать «черный скот» или быть составным именем (кара — черный, мал — скот, богатство). Однако для фамилии на -инцев такое объяснение слабее: обычно прозвища от тюркских корней давали напрямую (Кармала, Кармалин), а не через суффикс жителя. К тому же, в русской ономастике фамилии на -инцев почти всегда указывают на географическое происхождение.

Фамилия редкая и территориально привязанная. Если искать её корни, стоит обратить внимание на историю переселений: например, в XVIII-XIX веках крестьяне из центральных губерний часто переселялись в Заволжье и на Урал, принося с собой названия покинутых деревень. Кармалинцев мог оказаться на новом месте как раз в ходе таких переселений, и его прозвище закрепилось за потомками.

С точки зрения сословной принадлежности, фамилия на -ев, скорее всего, принадлежала крестьянам или мещанам. Дворянские фамилии чаще оформлялись через -ский или -ой, хотя исключения бывают. Но в данном случае никаких документальных подтверждений дворянского происхождения Кармалинцевых не обнаружено — это типичная «географическая» фамилия простого люда.