Фамилия Кароматуллоев — яркий пример антропонимики, уходящей корнями в мусульманский Восток. Её основа — сложное арабо-персидское имя Кароматулло (или Караматулло), которое состоит из двух частей: «карамат» (араб. كرامة — «чудо», «святость», «щедрость») и «Аллах» (араб. الله — «Бог»). В буквальном переводе имя означает «чудо Аллаха» или «щедрость Божья». Это теофорное имя, то есть включающее имя Всевышнего, что типично для многих исламских личных имён (ср. Абдулла — «раб Аллаха», Убайдулла — «маленький раб Аллаха»). Имя Кароматулло встречается в Таджикистане, Узбекистане, Афганистане и среди народов, исповедующих ислам, особенно в ираноязычной среде.

Фамилия образована по русской модели с суффиксом -ев, который присоединяется к основе, заканчивающейся на гласный. В данном случае к имени Кароматулло добавили -ев, получив Кароматуллоев. Такая модель — типичный для Средней Азии способ русификации фамилий в советский период, когда к местным именам прикрепляли русские патронимические суффиксы (-ов, -ев, -ин). Фамилия не имеет суффикса -ович/-евич, что указывает на её происхождение не как отчества, а как фамилии, закреплённой за родом. Носители фамилии — в основном таджики и узбеки, а также представители других народов, чьи предки носили имя Кароматулло.

Интересно, что в таджикском языке имя может звучать как Кароматулло, а в узбекском — как Karomatullo. В русской записи фамилия закрепилась через «о» в первом слоге (Каромат-), хотя в арабском оригинале возможен вариант «Карамат» (с «а»). Это следствие диалектных особенностей произношения или письменной фиксации в советских паспортных столах. Географически фамилия чаще всего встречается в Согдийской и Хатлонской областях Таджикистана, а также в Самаркандской и Бухарской областях Узбекистана — регионах с исторически сильным влиянием персидской культуры и исламской учёности.

По социальному контексту: носители фамилии могли быть потомками людей, получивших имя в честь религиозного деятеля или мистического события (карамат в суфизме — дар чудотворения, приписываемый святым). Однако не стоит привязывать фамилию к конкретному сословию — она встречается и у крестьян, и у горожан. Фамилия не имеет аналогов в русской ономастике, так как её основа — чисто арабо-персидское теофорное имя, не адаптированное в славянской среде.