Deriva, direttamente o attraverso forme ipocoristiche, dal nome medioevale Carolus, o dall'ipocoristico del nome latino Carus.
Di quest'uso si ha un esempio in quest'atto del 1564: "Ego Antonius, filius quondam domini Caroli ex nobilibus Gregii et Arborii, notarius ducalis civis et habitans in presenti civitate Vercellarum assumptus fui in collegio dominorum notariorum predicte civitatis de anno nativitatis Domini nostri Iesu Christi millesimo quingentesimo sexagesimo quarto...".
Il cognome Caroli ha ceppi in Lombardia nel bergamasco, un importante nucleo in Emilia e Romagna, a Roma ed in Puglia, soprattutto tra tarentino e brindisino.