Фамилия Каерлебер — редкий пример немецкого по происхождению прозвища, закрепившегося в русском ономастиконе. Её разбор начинается с неочевидной основы: первая часть, скорее всего, восходит к немецкому Kähe — «навес над выработкой горной руды». Вторая часть — leben («жить»). В сумме прозвище могло означать «тот, кто живёт под навесом»: вероятно, так называли горняка или рудокопа, обитавшего прямо у шахты. Эта версия выглядит убедительнее альтернативной, по которой в основе лежат слова Gär («ребёнок, малыш, подросток») и liben («любить»), что даёт перевод «любимый ребёнок». Горнорудная семантика более характерна для немецких фамилий, связанных с профессией, а не с ласкательным прозвищем.

В русских документах фамилия встречается с конца XIX — начала XX века. В Книге памяти Архангельской области записан Каерлебер Иван Яковлевич, 1891 года рождения, из Одесской губернии. Архивы УВД Ивановской области фиксируют немца Каерлебер Саламона Петровича, родившегося в 1893 году в селе Березовского района Одесской области. Оба случая указывают на южноукраинский ареал бытования фамилии — регион, где в XIX веке существовали немецкие колонии. Окончание на согласный без русских фамильных суффиксов (-ов, -ин) говорит о том, что фамилия пришла в русскую среду в исходной немецкой форме и не подверглась русификации.