Фамилия Гарелин звучит так, будто её обладатель как-то связан с огнём, и это предположение недалеко от истины. В основе фамилии лежит прозвище Горелый (или Гореля), которое напрямую связано с глаголом «гореть». В. И. Даль в своём словаре фиксирует слово «горелый» в значении «обгоревший, пострадавший от пожара». Чаще всего такое прозвище давали погорельцу — человеку, потерявшему дом и всё имущество в огне. Прозвище было точным, цепким, и со временем закрепилось как семейное имя.

Есть и другая, менее распространённая версия: фамилия могла возникнуть от названия места — топонимов вроде Гарель или Горелино. Такие названия сёл и деревень тоже происходят от слова «гореть» (например, «гарь» — выжженное место под пашню). В этом случае предок Гарелиных мог быть выходцем из такой местности, и фамилия указывала бы не на личную трагедию, а на географическое происхождение.

Словообразовательная модель проста: основа «Гарел-» (диалектный вариант от «Горел-») плюс типичный русский суффикс принадлежности -ин. Суффикс -ин указывает на то, что фамилия образована от прозвища или имени, оканчивающегося на -а/-я (Гареля → Гарелин). Такая модель характерна для центральных и северных областей России.

Самый известный носитель фамилии — Яков Петрович Гарелин (1820–1890), иваново-вознесенский фабрикант и меценат. Он был одним из основателей текстильного дела в городе, который позже стал Иваново. Благодаря его деятельности фамилия прочно ассоциируется с купеческой и промышленной средой Верхнего Поволжья. В документах начала XX века встречается, например, Гарелин Алексей Матвеевич, родившийся в 1894 году во Владимирской области, в селе Новониколаевское Меленковского района. Это подтверждает, что фамилия была распространена в центральной России, в том числе среди крестьянского сословия. Таким образом, Гарелины могли быть как погорельцами, получившими прозвище по несчастью, так и потомственными фабрикантами — история фамилии вмещает оба полюса русской жизни.