Фамилия Черепенова — женская форма от Черепенов, и её разбор стоит начать с суффикса. Модель на -ов (-ев) указывает на происхождение от прозвища или имени отца: Черепенов буквально означал «сын Черепена». Но если бы основой было слово «череп» в прямом значении, мы бы ждали форму Черепов. Суффикс -ен- здесь играет ключевую роль: он превращает корень в притяжательное прилагательное (черепеный — «относящийся к черепу»), а уже от него образуется прозвище Черепен. То есть предка могли прозвать не просто Черепом, а Черепеном — человеком с приметной головой, возможно крупной, лысой или необычной формы.

Реже основу связывают с диалектным словом «черепень» — так в некоторых говорах называли черепок, глиняный горшок или даже старое дупло. В этом случае прозвище мог получить гончар, либо человек, живший в землянке или ветхом жилье. Но первая версия — от внешности — встречается в русских фамилиях чаще: достаточно вспомнить однокоренные Черепанов, Черепенников, Черепов. Унбегаун в своём словаре относит подобные образования к группе прозвищ по физическим признакам, без указания на ремесло.

Географически фамилия Черепенова тяготеет к центральным и южным регионам России, особенно к Воронежской, Тамбовской и Рязанской областям. В дореволюционных переписях носители встречались среди крестьян и мещан, что типично для прозвищных фамилий, не связанных с духовенством или дворянством. Написание с одной «н» (Черепенова) — норма для суффикса -ен-; вариант с двумя «н» (Черепеннова) указывал бы на другую модель, от прилагательного «черепенный», но он практически не зафиксирован.

Интересная деталь: в некоторых архивных записях XIX века фамилию писали через «ѣ» — Черепеновъ, что подтверждает её долгую бытовую историю, а не книжное происхождение. Если ваш предок носил эту фамилию, скорее всего, он был обычным крестьянином или ремесленником, которого окрестили по заметной особенности головы — без мистики и отсылок к смерти, а просто как меткое уличное прозвище.