Фамилия Карнулина — женская форма, а мужская, Карнулин, образована по русской патронимической модели с суффиксом -ин. Это значит, что в основе лежит личное имя или прозвище Карнуля, а фамилия буквально отвечает на вопрос «чей?»: сын или потомок Карнули. Суффикс -ин типичен для фамилий, образованных от основ на -а/-я, что как раз и указывает на прозвищное, а не на церковное календарное имя.

Само прозвище Карнуля — звучит необычно и редко. Наиболее вероятное объяснение ведёт к диалектному слову «карна» или «карный» — в русских говорах так называли карася, рыбу. Карнулей могли прозвать рыбака, торговца рыбой или просто человека с какими-то «рыбьими» чертами: например, с большими круглыми глазами или медлительностью. В ономастике есть параллели: фамилии Карнаухов, Карнаух (от «карнаухий» — с обрезанным ухом) — но здесь основа иная, без уха, с суффиксом -ул-, который в русских прозвищах часто придаёт уменьшительно-ласкательный или шутливый оттенок.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с тюркским корнем «карна» (ворон, чёрный). В южных и восточных регионах, где русские фамилии впитывали тюркские элементы, такое прозвище могло указывать на тёмные волосы или смуглую кожу. Однако для фамилии с суффиксом -ин и окончанием на -а тюркская основа менее типична — обычно такие заимствования давали фамилии на -ов (Карнаков, Карнаев).

Географически фамилия Карнулин встречается преимущественно в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской, Ростовской и Волгоградской областях. Там же распространены рыболовные промыслы, что косвенно поддерживает «рыбную» версию. Встречается она нечасто — это редкая фамилия, не попавшая в массовые списки дворянских или купеческих родов. Скорее всего, предки Карнулиных были крестьянами или мещанами, а прозвище закрепилось за одним родом в конкретной местности.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Карнаухов, Карнаухин, Карнаков — показывает, что все они образованы от разных диалектных основ, но объединены звуковым комплексом «карн-». Карнулин стоит особняком благодаря редкому суффиксу -ул-, который в русской антропонимии встречается нечасто (ср. Кисулин, Ходулин). Это делает фамилию не просто редкой, но и лингвистически интересной: она сохранила живую народную модель словообразования, почти исчезнувшую в официальных документах XVIII–XIX веков.