Фамилия Кармальская — женская форма, указывающая на происхождение от мужского варианта Кармальский. Эта фамилия относительно редка, и её разумнее всего считать топонимической, то есть образованной от названия населённого пункта. В основе лежит топоним Кармалы или Кармалка. Такие названия встречаются в нескольких регионах, в первую очередь в Татарстане, Башкортостане и Оренбургской области. Например, в Татарстане есть село Кармалы, а в Башкортостане — деревня Кармалка. Происхождение этих названий, скорее всего, тюркское: в тюркских языках «карма» может означать «сосна» или «сосновый бор», а также встречается в значении «пригоршня» или «горсть», хотя для топонима первая версия правдоподобнее. Таким образом, предок носителя фамилии Кармальский мог быть выходцем из одного из этих селений, и фамилия закрепилась за ним или его потомками по месту прежнего жительства.

Суффикс -ский в этой фамилии — классический признак дворянских или польско-шляхетских фамилий, но в российской провинции он часто встречался и у духовенства, и у крестьян. Если предки были священниками, фамилию могли дать при поступлении в семинарию по названию родного села, что было обычной практикой в XIX веке. Если же речь о крестьянах, то приписывание фамилии на -ский могло произойти при переписях или переселениях, когда чиновник записывал человека по месту выхода.

В написании фамилии возможен вариант Кармальская через «о» — Кармольская, но это менее распространённая форма. Стоит обратить внимание, что в некоторых источниках фамилию путают с однокоренной Кармалинская, которая восходит к топониму Кармалиновка. Разница в суффиксе: -инская указывает на притяжательность («принадлежащий Кармалину»), тогда как -ская прямо связывает с местом. Для фамилии Кармальская связь с тюркским корнем остаётся самой надёжной версией, хотя без архивных записей из конкретного уезда утверждать, из какого именно села вышли предки, невозможно.