Фамилия Карленко образована по типичной для украинской ономастики модели с суффиксом -енко, который изначально означал «сын» или «потомок». Таким образом, буквальное значение фамилии — «сын Карлы». А вот что скрывается за основой «Карла» — здесь мнения расходятся, и каждая версия рисует разный портрет предка.

Самая прямая и распространённая гипотеза связывает прозвище Карла с нарицательным «карлик». В этом случае фамилия указывает на очень маленький рост основателя рода. Прозвища по внешним признакам давали часто и охотно, поэтому эта версия выглядит естественно. Вторая версия отталкивается от украинского глагола «карлючити» — «корчить, скручивать». Если это так, то Карлой называли человека сутулого или горбатого, то есть прозвище снова описывало физическую особенность, но уже не рост, а осанку.

Существует и третье, менее бытовое объяснение: фамилия могла произойти от имени Карл. Это имя, распространённое у немцев, шведов и других европейских народов, в переводе с древнегерманского означает «свободный человек» или «мужчина». В таком случае носитель фамилии Карленко — потомок иностранца по имени Карл, который осел в украинских землях. Со временем прозвище или имя Карла настолько закрепилось за человеком, что вытеснило его крестильное имя и перешло к детям уже в форме фамилии.

Суффикс -енко — один из самых характерных для украинской фамильной системы, особенно для центральных и левобережных регионов. Он указывает на относительно позднее формирование фамилии (примерно XVI–XVII века), когда отчество на -енко превратилось в наследственное родовое имя. Это значит, что предки Карленко были, скорее всего, свободными казаками или крестьянами, а не шляхтой, у которой были распространены фамилии на -ский/-цкий.

С точки зрения словообразования, фамилия стоит в ряду однокоренных — Карлов, Карлович, Карлюк. Но именно форма Карленко однозначно привязана к украинской традиции. Встречается она преимущественно в центральной и восточной Украине, а также среди потомков переселенцев на Кубани и в других регионах бывшей Российской империи.