Фамилия Карельский образована от этнонима «карел» или топонима «Карелия». Словообразовательная модель проста: к основе «карел» добавили типичный для русских фамилий суффикс -ск-, указывающий на принадлежность к местности. Однако прямой смысл фамилии не означает, что предок был карелом по национальности. Скорее всего, он был переселенцем из Карелии — человека, переехавшего в другую область, часто называли по прежнему месту жительства. Это объяснение правдоподобнее, чем версия о прямом указании на этничность, потому что в русской ономастике фамилии на -ский преимущественно связаны с географией, а не с национальностью.

Фамилия Карельский встречается в основном в северных и центральных регионах России, что подтверждает её связь с историческими миграциями из Карелии. Встречаются и варианты написания: Карельской, Карельсков — но они редки и связаны с местными диалектными особенностями. В словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» подобные образования рассматриваются как типичные для фамилий, указывающих на происхождение из определенной области.

Важно не путать фамилию Карельский с однокоренной Карелин, где суффикс -ин указывает на принадлежность к конкретному лицу («чей?»), а не на географическую связь. Карельский же — более «административная» фамилия, она могла возникнуть у крестьян или мещан, переехавших из Карельского уезда или просто из Карелии. В документах XVII–XVIII веков такие прозвища фиксировали за переселенцами, чтобы отличать их от местных жителей. Так что, если вы носите фамилию Карельский, ваш предок, скорее всего, был не карелом, а русским, который когда-то уехал из Карелии на новое место.