Фамилия Карламечев — редкий случай, когда прозвище «застряло» в форме, близкой к исходному тюркскому слову. В основе лежит имя или прозвище Карламеч, образованное от тюркского «карламак» — «покрываться снегом», «замерзать». В переносном смысле так могли назвать человека с холодным, неприступным характером, либо того, кто родился в суровую зиму или в метель. Суффикс -еч- характерен для тюркских именных основ, а русский патронимический суффикс -ев присоединился уже на русской почве, превратив прозвище в фамилию.

Модель образования — от прозвища на -еч через -ев. Это отличает фамилию от более частых вариантов с суффиксами -ов/-ин. В русской ономастике такие формы встречаются редко, обычно они указывают на адаптацию иноязычного прозвища в среде служилых татар или крещёных народов Поволжья. Сравните с фамилиями Кармачев, Карманов — они образованы от других корней (карман, кармак), а Карламечев стоит особняком, сохраняя редкий тюркский суффикс.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где исторически смешивались русское и тюркское население: вероятны корни в бывшей Казанской или Астраханской губерниях, а также в среде казачества. В дореволюционных списках Карламечевы не фигурируют среди дворянских родов — скорее всего, это крестьянская или мещанская фамилия, закреплённая за одним родом. В современных телефонных справочниках носители встречаются единично, что подтверждает её редкость.

Написание с буквой «а» в первом слоге (Карламечев, не Корламечев) закрепилось, вероятно, из-за акающего произношения в южнорусских говорах, но исходное тюркское слово сохранило «а» под ударением. Если ваш предок носил эту фамилию, он, скорее всего, происходил из среды, где помнили тюркское прозвище, но уже полностью перешли на русский язык и православие.