Фамилия Кароваева — женская форма фамилии Кароваев, и её происхождение неочевидно даже для носителей языка. На первый взгляд напрашивается связь с «коровой»: по аналогии с фамилией Коровин (от прозвища Корова) или Коровяков (от коровяк — растение). Но здесь работает иная словообразовательная модель.

В фамилии Кароваев корень — «карова» — не имеет прямого отношения к домашнему скоту. Скорее всего, в основе лежит древнерусское прозвище или мирское имя Каровай. В говорах «каровай» (или «каравай») — это хлеб, каравай. Звук «о» в корне под ударением мог перейти в «а» в безударном положении, что для русских фамилий XIX века — обычное явление. Таким образом, Кароваев — это потомок человека, которого прозвали Караваем: возможно, пекаря, любителя хлеба или крупного, дородного человека (каравай — символ сытости и достатка).

Фамилия редкая, сконцентрирована в основном в центральных и южных регионах России, где аканье (произношение «а» вместо «о») было особенно сильным. В документах XVIII–XIX веков можно встретить варианты Караваев и Кароваев как взаимозаменяемые — при переписи писарь записывал фамилию на слух.

Суффикс -ев указывает на принадлежность: «чей?» — Кароваев, то есть сын Каровая. Фамилия не дворянская, а крестьянская или мещанская по происхождению. В словаре русских фамилий Б. Унбегауна модель «от названия хлебобулочного изделия» описывается как типичная для прозвищных фамилий, и Кароваев вписывается в этот ряд наряду с Калачёвым, Блинниковым, Пироговым.