Фамилия Карелинова — редкий случай, когда суффикс -ов- не указывает на прямую мужскую линию. Перед нами женская форма фамилии Карелинов, а та, в свою очередь, образована от прозвища Карел с помощью патронимического суффикса -ин- (чей? — Карелин сын) и последующего наращения -ов. Такая двойная суффиксация встречается нечасто и обычно закреплялась в документах, когда нужно было уточнить родовую принадлежность: Карелинов буквально означает «внук или потомок Карелина».

В основе фамилии лежит этноним «карелы» (самоназвание — карьяла), то есть коренной народ Карелии. Однако, судя по логике русских прозвищ, предок Карелиновых вряд ли был этническим карелом. На Руси прозвище Карел чаще давали не представителю народа, а пришлому человеку — переселенцу из Карельских земель или тому, кто торговал с карелами, перенял их манеру одеваться или говорил с заметным акцентом. Прозвище фиксировали за русским, а не за карелом, иначе его бы не выделяли.

По сословной принадлежности Карелиновы могли быть как крестьянами (особенно в северных губерниях, где шла активная миграция из Карелии), так и посадскими людьми. Фамилия редкая, в дореволюционных метриках встречается точечно, что говорит о её локальном бытовании — вероятно, в Архангельской, Олонецкой или Новгородской губерниях. В отличие от массовых фамилий на -ов, здесь сохранилась архаичная модель образования через -ин-ов, что делает её ценной для историка ономастики.