Фамилия Карелин — яркий пример того, как этническое прозвище превратилось в наследственное родовое имя. В основе лежит слово «карел» — представитель финно-угорского народа, коренного населения Карелии. Прозвище образовывали по той же модели, что и «татарин», «мордвин» или «литвин» (устаревшее название литовца): к основе добавляли суффикс -ин. Так Карелиным могли назвать человека, который происходил из карел, жил среди них или переселился с карельской стороны. Особенно активно такие переселения шли в годы правления Петра I, когда многие карелы бежали от шведских нашествий вглубь России.

Со временем суффикс -ин в прозвище перестал восприниматься как часть названия народа и начал осознаваться как русское фамильное окончание принадлежности. Это породило и женскую форму — Карелина. А вот географическое распространение фамилии не ограничивается северо-западом. Документы XIX века фиксируют Карелиных в самых разных губерниях. В Книге памяти Астраханской области есть запись о Карелине Александре Дмитриевиче, родившемся в 1882 году в селе Цветное Зеленгинского района. Из документов Рязанской области известен Карелин Алексей Васильевич (1879 года рождения, Сапожковский район). В Книге памяти Красноярского края отмечен Карелин Кирилл Васильевич, родившийся в 1876 году в Ачинском округе Енисейской губернии. Такой разброс подтверждает, что носители фамилии расселялись по стране далеко за пределы исторической Карелии.

Среди известных людей с этой фамилией выделяется географ и путешественник Григорий Силыч Карелин (1801–1872), исследовавший степи Казахстана и Сибирь. В политической истории начала XX века заметен один из лидеров партии левых эсеров Владимир Александрович Карелин (1891–1938). В науке известен действительный член международной и Российской инженерных академий Владимир Яковлевич Карелин (род. 1931). А самую громкую известность фамилии принёс спортсмен Александр Карелин (род. 1967) — чемпион Олимпийских игр, мира, Европы, СНГ и России по греко-римской борьбе, чьё прозвище «Русский медведь» стало почти таким же узнаваемым, как и сама фамилия.