Фамилия Карнабаева образована по самой распространённой в русском языке модели — с помощью суффикса -ев, который присоединяется к основе, оканчивающейся на мягкий согласный. Женская форма фамилии указывает на принадлежность к роду, глава которого носил фамилию Карнабаев. Мужской вариант, Карнабаев, скорее всего, возник от прозвища или имени Карнабай.

Корень «карна» в тюркских языках имеет несколько значений. Самое прямое — «карнай», духовой музыкальный инструмент, длинная труба. В этом случае Карнабаем могли прозвать человека, который играл на карнае, или мастера, делавшего такие инструменты. В переносном смысле «карна» иногда означало «громкий голос» или «крикливый человек». Вторая часть, «бай», в тюркской ономастике — распространённый компонент имён и прозвищ, означающий «богатый», «господин», «хозяин». Таким образом, имя Карнабай могло быть составным: либо «богатый карнаем» (то есть обладатель дорогого инструмента), либо «громкий, как труба, господин».

Фамилия явно тюркского происхождения, скорее всего, башкирского или татарского. В этих языках слово «карна» также встречается в значении «род», «племя» (от арабского «карн» — рог, поколение). В таком случае Карнабай — это «глава рода», «старшина». Эта версия менее распространена, но имеет под собой историческую почву: у башкир и татар были распространены составные имена с элементом «бай», указывавшим на социальный статус.

С точки зрения географии, носители фамилии Карнабаева чаще всего встречаются в Башкортостане, Татарстане, а также в Челябинской и Оренбургской областях. Это подтверждает связь с урало-поволжским регионом, где веками жили тюркские народы.

Интересная деталь: в отличие от многих русских фамилий, заканчивающихся на -ев, которые произошли от крестильных имён, Карнабаева сохранила прямую связь с доисламским или народным тюркским именем. Это говорит о том, что предки носителей фамилии не были крепостными в центральной России, а происходили из среды башкирских или татарских общин, где долго сохранялась традиция давать детям прозвища-обереги или имена, отражающие характер или ремесло.