Фамилия Карлюка звучит не по-русски и не по-украински — скорее, как белорусский или польский след. Её основа — прозвище Карлюк, а суффикс -а указывает на то, что перед нами не типичная модель на -ов/-ин, а форма, закрепившаяся в родительном или именительном падеже единственного числа. Такое окончание характерно для фамилий украинского и белорусского происхождения, особенно в западных регионах.

Корень «карл» отсылает к имени Карл — распространённому у немцев, скандинавов и поляков, но в славянской среде оно могло стать прозвищем. Карлюком называли человека, который чем-то напоминал немца: одеждой, манерой речи, профессией. В белорусских говорах «карлюк» — это ещё и пренебрежительное прозвище для католика или поляка, что связано с историческим противостоянием православных и униатов. Впрочем, не исключён и более простой вариант: от диалектного «карля» — низкорослый, коренастый человек.

Версия с польским влиянием подкрепляется географией. Фамилия Карлюка встречается в Брестской и Гродненской областях Беларуси, а также на западе Украины — на Волыни и в Ровенской области. В России она редка, и если встречается, то скорее у потомков переселенцев из этих земель.

Словообразовательная модель проста: прозвище Карлюк без дополнительных суффиксов превратилось в фамилию. Это типично для украинской ономастики, где фамилии на -ук/-юк (Карлюк) или на -а (Карлюка) часто передавали принадлежность к роду: «сын Карла» или «человек из семьи Карлюков». Форма Карлюка, скорее всего, застывший родительный падеж — «чей? — Карлюки», который со временем стал восприниматься как исходная форма.

Однофамильцев с такой фамилией немного, но все они — носители редкого прозвищного имени, которое могло возникнуть в пограничье культур, где немецкое имя Карл стало бытовым прозвищем для чужака или просто для человека с необычной внешностью.