Фамилия Карельские (в мужском роде — Карельский) — это классический пример так называемой «географической» фамилии, то есть образованной от названия места, где жил или откуда пришёл человек. Основа здесь — этноним «карел» или топоним «Карелия». Исходное прозвище Карел давали не столько по национальности, сколько по месту выхода: скорее всего, предок носителей фамилии был переселенцем из Карелии, а не этническим карелом. В русской традиции XVI–XVII веков так могли называть любого, кто пришёл с северо-западных земель, независимо от его корней.

Модель образования типична для восточнославянских фамилий: суффикс -ск- указывает на принадлежность или связь с географическим объектом (сравните: Московский, Тверской, Рязанский). В форме множественного числа (Карельские) фамилия закрепилась в тех родах, где главу семьи называли «Карельский», а всех домочадцев — «Карельские». Такая модель особенно характерна для дворянских и шляхетских фамилий, а также для семей, переселившихся в центральные губернии из порубежных областей.

Точное время возникновения фамилии Карельские определить трудно: процесс закрепления прозвищ в наследственные фамилии растянулся на несколько столетий. Однако можно предположить, что оформилась она не позднее XVII века, когда массово появлялись фамилии на -ский у служилых людей и духовенства. В пользу этого говорит и то, что фамилия встречается в разных регионах России, но заметно чаще — в северных и северо-западных областях, откуда был прямой путь миграции из Карелии.

Интересная деталь: ударение в фамилии может падать как на второй слог (Каре́льский), так и на третий (Карельский). Первый вариант ближе к исходному этнониму «каре́л», второй — к топониму «Каре́лия». Оба варианта имеют право на существование, и в разных ветвях рода ударение могло закрепиться по-разному. Это лишний раз подтверждает, что фамилия — живой след давнего переселения, а не застывшая метка.