Фамилия Кармеев — редкий случай в русской ономастике, где тюркская основа встретилась с русским патронимическим суффиксом. Её ядро — имя или прозвище Кармей, которое восходит к тюркскому «карым» (старый, почтенный) или к варианту личного имени Керим (щедрый, благородный). Вторая версия правдоподобнее: в татарской и башкирской среде имя Керим (через диалектное «Кәрим») давалось в честь одного из эпитетов Аллаха — ар-Рахим, Милостивый. Фонетический переход «Керим» → «Кармей» типичен для разговорной речи, где безударный гласный редуцируется, а конечный «м» мог озвончиться или перейти в «й» под влиянием русских уменьшительных форм (ср. Вася — Васей, Петя — Петей).

Суффикс -ев указывает на принадлежность: Кармеев буквально означает «сын Кармея». Такая модель образования — тюркское имя плюс русский суффикс — массово возникала в XVI–XVII веках, когда служилые татары, мордва и башкиры входили в состав Московского государства и их имена адаптировали под русскую систему фамилий. В отличие от фамилий на -ин (от основ на -а/-я), суффикс -ев крепится к основам на мягкий согласный, что и произошло с Кармей.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью: чаще всего она встречается в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Челябинской областях. В XIX веке Кармеевы могли быть как крестьянами, так и представителями торгового сословия — в купеческих списках Казани и Уфы попадаются однофамильцы, владевшие лавками и мануфактурами.

Интересная деталь: в некоторых документах XVIII века фамилию писали через «а» — Кармаев. Это не ошибка, а отражение акающего произношения, свойственного средневолжским говорам. Со временем написание закрепилось с буквой «е», но в метрических книгах Сарапульского уезда Вятской губернии встречаются оба варианта одновременно, даже в записях об одной семье.