Фамилия Карсова — женская форма фамилии Карсов, а та, в свою очередь, образована от прозвища или нецерковного имени Карс. В русской ономастике это редкий случай, когда корень не лежит на поверхности и не связан с очевидными профессиями или животными.

Скорее всего, основа восходит к диалектному слову «карс» — так в некоторых говорах называли низкорослого, коренастого человека или, напротив, упрямца. В словаре Владимира Даля зафиксировано слово «карс» в значении «заморыш, недорослок», что указывает на прозвище по внешнему признаку. Менее вероятна, но возможна связь с тюркскими языками, где «карс» (или «карсы») означает «противоположный», «встречный» — такое прозвище мог получить спорщик или человек, который всегда перечил.

Суффикс -ов- в фамилии Карсов (а значит, и в Карсова) указывает на типичную русскую патронимическую модель XVI–XVII веков: «сын Карса». То есть предок женщины по фамилии Карсова — мужчина по прозвищу Карс. В отличие от фамилий на -ин, которые образуются от основ на -а/-я, здесь работает модель с основой на твёрдый согласный.

Географически фамилия Карсов (и Карсова) встречается нечасто, но прослеживается в центральных областях России и на Русском Севере. В архангельских и вологодских говорах слово «карс» бытовало особенно активно, что делает эту версию основной. Фамилия могла возникнуть независимо в разных крестьянских семьях — как прозвище, закрепившееся за родом.

Сравните с однокоренными фамилиями: Карсаков, Карсанов, Карсуков. У них та же диалектная основа, но разные суффиксы, что говорит о разной географии и времени возникновения. Карсова — более архаичная форма, без дополнительных суффиксов, что указывает на раннее закрепление прозвища в качестве фамилии.

О дворянском происхождении носителей фамилии Карсова сведений нет. В родословных книгах эта фамилия не фигурирует, что подтверждает её крестьянские или мещанские корни.