Фамилия Карламов — яркий пример того, как в русской ономастике переплелись тюркские корни и славянская модель фамилии. Её основа, имя или прозвище Карлам, восходит к древнетюркскому слову «карлы» (снежный, покрытый снегом) или к имени Карлыбай, что в переводе означает «богатый снегом». В степных культурах такие имена давали детям, родившимся в суровую зиму, — считалось, что это придаст ребёнку выносливость и закалку.

Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: Карламов буквально означает «сын (или потомок) Карлама». Поскольку фамилия недвусмысленно образована от личного имени, а не от географического названия или профессии, её носители, скорее всего, происходят из крестьянской или служилой среды Поволжья, Приуралья или южнорусских степей — регионов, где веками шёл активный контакт с тюркскими народами.

Интересно, что в отличие от более распространённых фамилий вроде Карпов или Карлов, где основа — христианское имя, Карламов стоит особняком. Его корень не был каноническим в православных святцах, что говорит о нецерковном, мирском происхождении прозвища. Вероятно, первый носитель этой фамилии получил прозвище Карлам в среде, где русский язык соседствовал с татарским или башкирским, а затем, при переходе в православие или при переписи, это прозвище закрепилось за его родом.

Встречается и альтернативная гипотеза — связь с арабским именем Карам (щедрость) через тюркское посредничество. Однако фонетика фамилии (ударение на второй слог, твёрдое «л») указывает скорее на «снежную» версию. Имя Карам в тюркских языках чаще давало бы форму Карамов, без вставного «л».

Географически фамилия Карламов сегодня наиболее плотно представлена в Башкортостане, Татарстане и Оренбургской области. Это косвенно подтверждает версию о происхождении из зоны смешанного русско-тюркского населения, где в XIX веке активно шёл процесс русификации нерусских фамилий путём добавления стандартного суффикса -ов.