Фамилия Черлояков — редкая и сложная для однозначного толкования, но её структура указывает на тюркские корни. В основе лежит слово «черло» или «черлы», которое в тюркских языках (особенно в башкирском, татарском, казахском) может означать «гнилой», «тухлый» или «затхлый». Словообразовательная модель здесь нестандартная: к основе «Черло» добавлен суффикс -як (уменьшительный или прозвищный), а затем уже патронимический суффикс -ов. То есть фамилия образована от прозвища Черлояк — «тот, кто связан с чем-то гнилым» или «живущий в сыром, затхлом месте».

Вероятнее всего, прозвище Черлояк давали человеку, жившему в болотистой, сырой местности, или тому, кто занимался засолкой рыбы, выделкой кож — ремёслами, связанными с неприятными запахами. В тюркской среде прозвища часто имели «профилактический» или «обережный» характер: называли некрасиво, чтобы отвести сглаз. Поэтому Черлояк могло быть именем-оберегом, которое давали слабому или болезненному ребёнку, желая, чтобы злые духи прошли мимо «гнилого» и не тронули его.

Географически фамилия тяготеет к Волго-Уральскому региону, где издавна живут татары, башкиры и чуваши. Встречаются единичные носители в Оренбургской и Челябинской областях, а также в Башкортостане. В русских переписных книгах XVII–XVIII веков фамилия не фиксируется, что подтверждает её позднее оформление — скорее всего, в XIX веке, когда у тюркских народов начали массово закрепляться фамилии по отцу.

Суффикс -яков (от -як + -ов) встречается в фамилиях тюркского происхождения, например, Бирюков, Кузнецов (от «кузнец»), но в данном случае он наращивается на тюркскую основу, что нетипично для чисто русских фамилий. Это говорит о том, что предок Черлояков был крещёным татарином или башкиром, принявшим православие, после чего его прозвище русифицировали по стандартной модели.

Другой, менее правдоподобный вариант — связь с диалектным русским словом «черла» (черпак, ковш) или «черло» (горло, жерло). Но в этом случае фамилия должна была бы звучать как Черлаков или Черлов. Форма «Черлояков» с суффиксом -як однозначно указывает на тюркский источник.

В современной России фамилия остаётся очень редкой. В базах данных телефонных справочников и соцсетей насчитывается не более нескольких десятков носителей, что делает её уникальной и почти не изученной ономастами.