Фамилия Карнилаева — яркий пример того, как редкая форма имени превратилась в фамилию. В её основе лежит имя Карнила, которое является народной, «просторечной» формой канонического крестильного имени Корнилий (в латинской традиции — Cornelius). В русских говорах имя Корнилий часто упрощали до Карнила или Карнея, теряя начальное «ко» и смягчая окончание. Таким образом, Карнилаев — это «сын Карнилы», то есть потомок человека по имени Карнила.

Словообразовательная модель здесь классическая: суффикс -ев присоединился к основе Карнил-. В русской ономастике суффикс -ев, как и -ов, указывает на принадлежность, отчество. Однако фамилия Карнилаева не так распространена, как её «близнецы» — Корнилов или Карнилов. Суффикс -аев (через «а» перед суффиксом) встречается реже и часто свидетельствует о том, что фамилия закрепилась в форме, где исходное имя звучало именно с окончанием на -а (Карнила), а не на твёрдый согласный (Карнил).

Интересно, что имя Корнилий в народе имело множество вариантов: Корней, Корнила, Карней, Карнила. Фамилия Карнилаева, скорее всего, возникла в среде, где говорили «Карнила» — это характерно для северных и центральных областей России, а также для некоторых регионов Украины и Белоруссии, где «аканье» и смягчение согласных были нормой. Предки носителей этой фамилии могли быть крестьянами или посадскими людьми, которые не носили фамилий до отмены крепостного права, а затем получили её по имени деда или отца.

Споров о происхождении фамилии почти нет: единственная альтернатива — связь с прозвищем Карнила, которое могло быть образовано от слова «карнать» (резать, укорачивать), но это маловероятно, так как прозвища от глаголов редко превращались в фамилии на -аев в таком виде. Гораздо правдоподобнее, что перед нами просто редкий вариант имени Корнилий, застывший в фамилии.