Фамилия Карлины, как и многие русские фамилии на -ин, отвечает на вопрос «чей?» и указывает на принадлежность конкретному человеку: «чей сын?» — Карлин. В основе фамилии лежит имя собственное, но вот какое именно — здесь есть развилка, и обе версии по-своему логичны.

Первая версия опирается на крестильное имя Карл. Это имя, широко распространённое в Западной Европе, в России было редким и встречалось в основном у обрусевших иностранцев или в среде, где были сильны культурные связи с немцами и шведами. Если предок Карлиных был сыном человека по имени Карл (например, шведа, немца или прибалтийского немца), то фамилия образовалась по стандартной русской модели: к основе Карл- добавился суффикс -ин, обозначающий принадлежность. Так на Руси образовывали фамилии от имён, оканчивающихся на твёрдый согласный (ср. Илья — Ильин, Фома — Фомин). Эта версия наиболее распространена среди исследователей, и её поддерживает, например, словарь русских фамилий Б. Унбегауна, где Карлин включён в группу фамилий от заимствованных имён.

Вторая версия, хоть и менее вероятная, но более живая и бытовая. Она отталкивается не от имени, а от прозвища Карла или Карло. В русских говорах так могли прозвать человека маленького роста — «ка́рла», «ка́рлик». Слово это, кстати, тоже пришло из немецкого (Zwerg «карлик» через польское karzeł), но в русском языке давно прижилось. По этой версии, основатель рода был не сыном иностранца, а просто невысоким человеком, получившим соответствующее прозвище. Потомков его стали звать Карлины — «чьи?» — «Карлины дети». Суффикс -ин здесь работает точно так же, только исходное слово — прозвище, а не имя.

С географией фамилии сложно: из-за редкости исходного имени Карл и нечастого употребления прозвища Карла, Карлины не образуют плотных гнёзд в одном регионе. В дореволюционных источниках эта фамилия встречается разрозненно — в Петербургской губернии, где была высока концентрация немецкого населения, и в северных и центральных губерниях, где могло бытовать прозвище. Однозначно сказать, когда фамилия впервые зафиксирована, нельзя — ранние упоминания теряются в метрических книгах и ревизских сказках, которые по разным уездам сохранились фрагментарно.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Карлов — более очевидная и частая фамилия от того же имени Карл, а Карловы встречаются в дворянских родах (например, обрусевшие шведские дворяне). Карлины же стоят особняком: суффикс -ин, а не -ов, намекает на то, что основа слова (Карл или Карла) в сознании носителей языка воспринималась как оканчивающаяся на твёрдый согласный, что для имён на -л типично. В любом случае, в основе фамилии лежит личное имя или прозвище, а не географическое название или профессия, что сразу отличает Карлиных от, скажем, Кузнецовых или Тверских.