Фамилия Череновский образована по распространённой в славянском мире модели с суффиксом -овский/-евский. Эта модель — одна из самых продуктивных для фамилий шляхетского (дворянского) происхождения в Польше, на западе Украины и в Беларуси. Суффикс указывал на принадлежность к месту или владению: «из Черенова» или «череновский помещик». В русском просторечии такие фамилии нередко упрощались до Черенов, но форма на -ский сохраняет память о географической основе.

Основа фамилии — топоним Черенов или Череново. Названия с корнем «черен-» в славянских языках обычно связаны с черенком (рукояткой ножа, инструмента) либо с череном — устаревшим словом для черепка, обломка глиняной посуды. Встречаются и более прозаичные версии: от диалектного «черен» — место, где жгли уголь, или от личного прозвища Черен (например, за худобу или за работу с деревом). Менее вероятна связь с «черёмухой» (черемхой) — хотя фонетически близко, чередование гласных здесь другое.

Самый правдоподобный путь появления фамилии — через название села или хутора. В Беларуси известно местечко Черенов (ныне в Могилёвской области), а на Украине — несколько сёл с названием Череновка. Выходец из такого поселения, переселившись в город или на службу, получал фамилию Череновский. В польских метриках XVII–XVIII веков встречаются записи о шляхтичах Череновских герба «Прус» — это указывает на то, что часть носителей относилась к мелкой служилой знати, владевшей землёй в окрестностях Черенова.

В Российской империи фамилия бытовала преимущественно в западных губерниях: Волынской, Киевской, Подольской, а также в Царстве Польском. После разделов Речи Посполитой многие Череновские переходили на русскую службу, но сохраняли фамилию в польском написании (Czerenowski). Вариант с буквой «ё» (Черёновский) встречается реже и обычно отражает местное произношение, а не отдельную этимологию.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, Череновский стоит в одном ряду с Черенковым, Череновым и Черенчуком. Разница в суффиксе — ключевая: -ов/-ев дают «простую» фамилию по отцу или прозвищу, а -ский выводит на первый план именно земельное владение или место рождения. Поэтому для предка-носителя фамилии Череновский наиболее вероятен статус владельца или жителя имения Черенов — пусть даже небольшого, в несколько дворов.