Фамилия Калуго — редкий случай, когда географическое название легло в основу фамилии без типичных русских суффиксов. В отличие от большинства фамилий на -ов или -ин, эта форма сохранила исходное звучание топонима, что сразу указывает на её происхождение: предок носителя фамилии, скорее всего, был выходцем из города Калуга или окрестностей. В русской ономастике такие «нулевые» фамилии (без суффикса) встречаются нечасто и обычно фиксируют прямое прозвище человека по месту жительства: не «Калугин» (чей-то сын), а просто «Калуга», то есть тот, кто родом из Калуги.

Само название города Калуга, по наиболее распространённой версии, происходит от древнерусского слова «калуга» — «топь, болото, трясина». Такой корень характерен для многих славянских топонимов, указывающих на особенности ландшафта. Соответственно, прозвище могло относиться не только к городу, но и к человеку, жившему у болотистого места или обладавшему соответствующей внешностью или характером — в народе «калугой» иногда называли неуклюжего, медлительного человека. Однако для фамилии Калуго связь с городом выглядит первичной и более убедительной.

Словообразовательная модель здесь проста, но неочевидна для современного уха. Фамилия застыла в форме именительного падежа единственного числа. Подобные примеры есть и у других городов: Ростов, Смоленск, Тверь — но там фамилии обычно обросли суффиксами. Калуго — скорее исключение, которое могло возникнуть в среде, где фамилии ещё не устоялись и записывались со слов человека: «Откуда будешь? — Из Калуги». Со временем это «Из Калуги» могло превратиться в прозвище Калуга, а затем в фамилию, которая склоняется по мужскому роду как существительное (Калуго, Калуги, Калуге).

Географически фамилия встречается редко и в основном зафиксирована на юге России и в Украине, что может говорить о миграции выходцев из Калужской губернии в более тёплые края в XVIII–XIX веках. Встречаются также варианты написания с ударением на первый или последний слог, что не меняет сути. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) модель «топоним без суффикса» упоминается как одна из архаичных, характерных для раннего периода формирования фамилий у непривилегированных сословий.