Фамилия Карнавин — яркий пример того, как прозвище, данное человеку по характерной черте внешности, закрепилось в родовом имени. Её основа — слово «карнавый», которое в старых русских говорах означало «коротконосый», «курносый». В словаре Владимира Даля зафиксировано именно это значение: карнай, карнавка — человек с маленьким, вздёрнутым носом. Таким образом, первый носитель фамилии, скорее всего, получил прозвище Карнавый за форму носа, и оно перешло к его потомкам.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей сын?» — Карнавин, то есть сын Карнавого. Эта модель образования типична для русских фамилий, произошедших от прилагательных с окончанием -ый/-ой (ср. Толстой → Толстин, Кривой → Кривин). Фонетический переход «а» в «о» в корне (Карнавый → Карнавин) — результат аканья, распространённого в южнорусских и среднерусских говорах, так что географические корни фамилии, вероятно, лежат в этих регионах.

Встречается и более редкая, альтернативная версия, связывающая фамилию с тюркским словом «карна» — «нос». Но она менее убедительна: прозвище Карнавый органично вписывается в славянскую модель бытовых имён, а тюркское заимствование для такой простой бытовой черты маловероятно. К тому же, фамилия Карнавин не имеет широкого распространения в тюркоязычных регионах, что подтверждает её русское происхождение.

Сословно фамилия не была закреплена за каким-то одним классом. Карнавины могли быть и крестьянами, и посадскими людьми. В писцовых книгах XVII века встречаются упоминания крестьян и ремесленников с такой фамилией в центральных уездах России. Редкость фамилии (она не входит в сотни самых частых) говорит о том, что прозвище Карнавый было не самым распространённым, а значит, и носителей его было немного.