Фамилия Карлеутовы — один из самобытных памятников восточной культуры в русском ономастиконе. Её основа, скорее всего, тюркская, и построена она по характерной для русских фамилий модели с суффиксом -ов, который указывает на принадлежность («чей?» — сын Карлеута). Само прозвище Карлеут, лёгшее в основу, можно разобрать на две части: «кар» и «леут».

Первая часть, «кар», в тюркских языках означает «снег» или имеет значение «чёрный» (как в фамилии Карамзин). Вторая часть — «леут» — менее очевидна и встречается реже. Возможно, это искажённое «алеут» (тогда Карлеут — «чёрный алеут»), либо вариант имени или прозвища, связанного с понятием «лев» (через арабское «лейс» или тюркское «арслан»). Есть и версия, что «леут» восходит к тюркскому корню со значением «смелый, дерзкий». Таким образом, прозвище могло означать либо «снежный/чёрный смельчак», либо указывать на внешность или характер предка.

Фамилия вписывается в ряд знаменитых русских родов тюркского происхождения: Тургеневы (от «турген» — быстрый), Аксаковы (от «аксак» — хромой), Булгаковы (от «булгак» — беспокойный). Как и в этих случаях, прозвище Карлеут мог получить человек за какую-то яркую черту — физическую особенность или свойство нрава. Носители фамилии, вероятно, происходили из служилых татар или выходцев из Золотой Орды, которые в XV–XVII веках переходили на русскую службу и получали поместья, положив начало дворянским родам.

Однако точное время и место возникновения фамилии Карлеутовы без серьёзных генеалогических изысканий определить сложно. Процесс формирования фамилий был долгим: прозвище могло закрепиться за одним человеком, а его потомки уже в разных уездах могли писаться по-разному. Встречаемость фамилии сегодня невысока, что говорит о её локальном бытовании — возможно, в Поволжье, на Урале или в Сибири, где исторически было сильное тюркское влияние. Для точного выяснения корней конкретной ветви Карлеутовых потребуется работа с писцовыми книгами и ревизскими сказками.