Фамилия Карлюкова — женская форма, а её мужской вариант, Карлюков, образован по самой распространённой в русском языке модели: от основы прозвища или имени с помощью суффикса -ов. Суффикс указывает на принадлежность: Карлюков буквально значит «сын Карлюка» или «человек из рода Карлюка». Вопрос, что скрывается за основой «Карлюк», и здесь есть несколько версий.

Первое, что приходит на ум, — связь с именем Карл. В русских говорах имена на -юк нередко давали людям некрещёным или инородцам. Карлюк могло быть уменьшительно-пренебрежительной формой от Карл: так на Руси называли выходцев из немецких земель или просто людей со светлыми волосами («карла» — низкорослый, но это другое слово). Вторая версия — диалектная: в некоторых регионах «карлюк» означало «горбатый» или «согнутый», то есть прозвище по внешнему признаку. Третья, менее вероятная, — от тюркского «карлык» (снежный, покрытый снегом), но тогда фамилия скорее писалась бы с другим окончанием.

С точки зрения географии, фамилия Карлюкова не относится к массовым. Она встречается в центральных областях России, особенно в Тверской, Псковской и Новгородской губерниях, где исторически было много контактов с прибалтийскими немцами и шведами. Это косвенно поддерживает версию о происхождении от имени Карл. В писцовых книгах XVI–XVII веков можно найти упоминания крестьян и посадских людей с прозвищем Карлюк, но фамилия в современном виде закрепилась, скорее всего, уже после отмены крепостного права.

Интересная деталь: суффикс -юк в русских фамилиях встречается реже, чем -ук/-юк в украинских или белорусских. Для русской фамилии Карлюков — это скорее исключение, чем правило, что говорит о возможном западнорусском или даже белорусском влиянии на её образование. Если предок носителя фамилии жил на границе с Белоруссией, то прозвище Карлюк могло быть образовано от местного варианта имени Карл или от слова «карлюк» в значении «заморыш», «хилый человек» (в белорусских говорах).

Таким образом, носитель фамилии Карлюкова может с равной вероятностью происходить от человека по имени Карл, от горбуна или от низкорослого крестьянина. Точных данных о сословной принадлежности нет, но суффикс -ов говорит о том, что фамилия не дворянская — её носили крестьяне, мещане и духовенство.