Фамилия Карлеэне — редкий случай, когда русская модель словообразования накладывается на нерусскую основу, и результат выглядит одинаково необычно и для того, и для другого языка. Чтобы разобраться, нужно смотреть на окончание и корень по отдельности.

Окончание -эне — это русифицированная форма латышского или литовского суффикса. В латышском языке женские фамилии часто оканчиваются на -e или -ene (например, Озолиня, Калныня). При записи в русских документах такое окончание могли передавать как «-эне» или «-ене». Мужской вариант той же фамилии, скорее всего, звучал бы как Карлеэн или Карлеонс. Таким образом, фамилия Карлеэне указывает на женскую линию рода (жена или дочь Карлеэна) и говорит о балтийском, скорее всего латышском, происхождении семьи.

Основа Карл- отсылает к личному имени Карл. В Западной Европе это имя стало нарицательным благодаря Карлу Великому, но в Прибалтику оно попало через немецкое влияние. В остзейских губерниях (территории современных Латвии и Эстонии) немецкое дворянство и бюргерство веками доминировало в городах и поместьях. Местные жители, работавшие у немцев, нередко получали фамилии по имени хозяина или по его профессии. Поэтому предок носителя фамилии Карлеэне мог быть работником или крестьянином у человека по имени Карл, либо сам носил это имя в качестве крестильного, которое позже закрепилось как фамилия по отцу.

Стоит учесть, что фамилии на -эне почти не встречаются за пределами Латвии и прилегающих районов Псковской и Смоленской областей, где исторически жили латыши. Если искать однокоренные варианты, то в русской среде имя Карл дало фамилии Карлов, Карлин, Карлашов, но Карлеэне стоит особняком. Она не «обрусела» до привычного суффикса -ов, а сохранила иноземную грамматику, что делает её точным маркером миграции: предки, вероятно, переехали из Прибалтики в Центральную Россию или Сибирь в конце XIX — начале XX века, и фамилию записали так, как её произносили в семье, не адаптируя под русские стандарты.