Фамилия Карлушин образована от имени Карлуша — уменьшительной формы одного из крестильных имён. Чаще всего за основу брали имя Карл, которое пришло в русский обиход из немецкого языка (от древневерхненемецкого karal — «мужчина, свободный человек»). В святцах это имя отсутствует, поэтому в крестьянской среде оно было редкостью, а вот среди дворян и обрусевших немцев встречалось чаще. Вторая версия — связь с именем Карп: Карлуша могло быть просторечным вариантом Карпуши, особенно в говорах, где «л» и «р» смешивались.

Суффикс «-ин» указывает на принадлежность: Карлушин буквально означает «сын Карлуши» или «человек из семьи Карлуши». Такая модель типична для русских фамилий, образованных от имён или прозвищ на -а/-я. Если основа Карлуша восходит к Карлу, то носитель фамилии мог быть потомком обрусевшего немца или человека, получившего имя в честь европейского монарха — например, Карла XII или Карла Великого. Если же корень — Карп, то предок, скорее всего, был из простых людей: имя Карп было популярно в южнорусских и украинских землях.

Встречается фамилия в основном в центральной России и Поволжье, что подтверждается данными переписей XIX века — Карлушины записаны в Симбирской, Казанской и Тамбовской губерниях. Среди однокоренных — Карлухин, Карлушкин, Карпушин. Интересно, что в некоторых документах XVII века фиксируется прозвище Карлуша, которое давали низкорослым или коренастым людям — от диалектного «карла» (малорослый человек). В этом случае фамилия может быть не от имени, а от прозвища, и тогда её значение — «потомок человека по прозвищу Карлуша».