Фамилия Каролицкий — пример редкой словообразовательной модели, где польская или белорусская основа соединилась с типично восточнославянским суффиксом -ский. В отличие от массовых фамилий на -ов/-ев, эта форма указывает на происхождение от географического названия: носитель фамилии, скорее всего, был выходцем из населённого пункта с корнем «Карол» или «Кароль».

Самая прямая версия — связь с именем Кароль (польская и белорусская форма имени Карл). В Польше и на западе Беларуси есть несколько деревень с названиями Каролин, Каролино, Каролице. Житель такой местности получал прозвище «Каролицкий» — то есть «тот, кто из Каролиц». Суффикс -ицк- в польской ономастике как раз и образует прилагательные от названий с окончанием -ице: Каролице → Каролицкий. Когда носитель переселялся в восточные регионы, фамилия сохраняла первоначальное написание, но теряла польскую флексию.

Менее вероятный, но возможный вариант — от прозвища Кароль, которое давали человеку, служившему у короля (польское król — король), либо тому, кто отличался королевской осанкой или характером. Однако в таком случае ожидалась бы фамилия Карольский, а не Каролицкий. Форма с -ицк- жёстче привязана к конкретному топониму, а не к прозвищу.

Фамилия встречается в основном у потомков шляхты и мещан западных губерний Российской империи — Виленской, Гродненской, Минской. В дореволюционных метрических книгах Каролицкие фигурируют как католики и униаты, что подтверждает западнорусское происхождение. В XX веке часть носителей переселилась в Сибирь и на Дальний Восток, где фамилия закрепилась, но осталась малочисленной.

С точки зрения морфологии, ударение в фамилии падает на второй слог — КарОлицкий. Форма без окончания -ий (Каролицк) в исторических документах не встречается.