Фамилия Шарлоимов — редкий случай, когда корень слова почти наверняка не русский, а тюркский или арабский, а суффикс — типично русский, патронимический. В основе лежит личное имя Шарлоим, которое в свою очередь восходит к древнееврейскому имени Иероним (в русской традиции — Ерофей) через тюркское посредничество. Звуковой переход объясняется законами тюркской фонетики: начальное «И» часто переходит в «Ш» (ср. Исмаил — Шмаил, Иса — Шиса), а «р» и «л» могут меняться местами. Таким образом, Шарлоим — это один из вариантов имени Иероним, попавший в русскую среду через татар или башкир.

Суффикс -ов указывает на принадлежность: Шарлоимов — «сын Шарлоима». Фамилия образована по стандартной модели отчества, которая закрепилась в XV–XVII веках у всех сословий, но особенно активно — у служилых людей и крестьян после отмены местничества. Если предок носителя был крещён, то имя Шарлоим могло быть календарным (святой Иероним Стридонский известен в православии), но в тюркской огласовке. Если не крещён — фамилия могла возникнуть у татар или мордвы, принявших православие, где старые имена переделывали на русский лад.

Географически фамилия тяготеет к Поволжью и Приуралью — регионам с давним смешанным населением. Встречается в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской и Самарской областях. Это сужает круг поиска: носители Шарлоимов — скорее всего потомки крещёных татар или служилых людей из числа «инородцев», которые получали фамилии по отцу после перехода в православие.

С точки зрения словообразования фамилия примечательна тем, что сохранила редкий для русских фамилий корень с сочетанием «шарл-». Однокоренных фамилий почти нет: можно вспомнить разве что Шарлоимову (женский вариант) и, возможно, искажённые Шарлаимов или Шерлоимов — но это уже описки в документах. В целом фамилия указывает на необычный путь: от библейского имени через тюркскую переработку к русскому отчеству, застывшему в паспорте.