Фамилия Карнатовская — женская форма, а её мужской вариант — Карнатовский. Это типично польская или западнорусская модель с суффиксом -ский, который указывал на принадлежность к месту или роду. Носители такой фамилии, скорее всего, происходили из шляхты или мещанства, так как в крестьянской среде фамилии на -ский долго не приживались.

Корень фамилии — топоним Карнатово или Карнатов. Такие названия встречаются в Польше, Беларуси и на западе Украины. Само название, вероятно, образовано от прозвища Карнат, которое могло восходить к слову «карнать» — резать, кроить, обрубать. В старых говорах «карнатый» означало «короткий», «обрубленный», а «карнат» — человек с короткой стрижкой или одеждой, либо тот, кто занимался обрезкой (суконщик, портной). Встречается и версия от личного имени Карп (через диалектное Карнат), но она менее убедительна: суффикс -ат скорее характерен для прозвищ, описывающих внешность или занятие.

В Российской империи фамилии на -овский/-евский часто писались через «а» (Карнатовский) или «о» (Корнатовский), что отражало местное произношение. Вариант с «о» мог закрепиться в документах, если предки жили в районах с аканьем.

Сословная принадлежность носителей фамилии была разной. Карнатовские могли быть как мелкопоместной шляхтой (застянковой), так и выходцами из духовенства — в среде священников фамилии на -ский давали по названию села или прихода. Встречаются они и среди городских мещан, особенно в бывших землях Речи Посполитой.

Ударение в фамилии чаще всего падает на второй слог: Карнато́вская. Это характерно для фамилий, образованных от топонимов с суффиксом -овск-.