Фамилия Карлюга звучит необычно, и причина кроется в её основе. Скорее всего, это прозвище, образованное от диалектного слова «карлюга» или «карлюк». В южнорусских и украинских говорах так называли карлика, низкорослого человека. Суффикс -юг- в русском языке имеет увеличительное или пренебрежительное значение (сравните: «зверюга», «ворюга»), но в данном случае он, наоборот, подчеркивает малый рост. Таким образом, фамилия напрямую описывала внешность первого носителя — невысокого, возможно, щуплого мужчину. Модель образования проста: прозвище перешло в фамилию без изменений, минуя типичные суффиксы -ов или -ин, что характерно для украинской и белорусской традиции.

Впрочем, возможна вторая, менее очевидная версия. Слово «карлюга» могло быть искажённой формой от тюркского «карлык» — так называли одно из древних тюркских племён, известных на Руси. В этом случае фамилия могла указывать на происхождение предка из среды «карлуков», но для русского уха это слово переосмыслилось в более понятное «карлюга». Эта гипотеза спорная: тюркское происхождение фамилии в центральных областях России встречается, но редко, и без документальных подтверждений её стоит считать менее вероятной.

Географически фамилия Карлюга привязана к югу России и Украине. Наибольшая плотность носителей фиксируется в Белгородской, Воронежской областях и на востоке Украины. Встречаются варианты написания: Карлюк и Карлюков, что подтверждает связь с тем же корнем. Интересная деталь: в русских говорах слово «карлюга» могло означать не только человека, но и хилую, засохшую ветку или кривое дерево — это ещё один возможный источник прозвища для человека с неказистой фигурой или сутулого.

Если отталкиваться от этимологического словаря русских фамилий, то суффикс -юг- редко встречается в антропонимии, что делает Карлюгу фамилией, выделяющейся на фоне более типичных. Она не дворянская и не крестьянская по происхождению — это прозвище, которое дали в быту, и закрепилось оно за родом без изменений. Сословная принадлежность предков, скорее всего, была крестьянской или казачьей, что совпадает с ареалом её распространения.