Фамилия Чернеля — редкий пример, где фамилия образована не от отчества или профессии, а напрямую от прозвища, застывшего в форме прилагательного женского рода. Основа здесь — «чернель», что в старых русских говорах могло означать чернильный, черный, либо относиться к чернели — так называли темную, почти черную краску или смуглого, чернявого человека. Суффикс -я в окончании указывает на то, что первоначально это было прилагательное, отвечающее на вопрос «чей?»: «Чернеля» значило «принадлежащий Чернелю», но сам Чернель — не имя, а прозвище, которое дали человеку за внешность (смуглая кожа, черные волосы) или за род занятий (например, монах-чернец, хотя «чернец» — отдельное слово).

Словообразовательная модель нестандартна: в русских фамилиях редко встречается окончание -я, характерное скорее для украинской или польской традиции. В украинском языке «чернеля» могло быть производным от «чернець» (монах) с уменьшительным оттенком, а окончание -я — типичный признак фамилий-прилагательных в женском роде (типа «Шевченкова», «Гончаренкова»), но здесь оно закрепилось как неизменяемая форма. Это наводит на мысль, что фамилия могла возникнуть в западнорусских землях или в среде, где смешивались восточнославянские и польские языковые влияния.

Географически фамилия встречается редко, в основном в западных областях России и на Украине, что подтверждает её возможное происхождение от прозвища, связанного с монашеством или цветом. В отличие от более распространённых Чернов, Чернышёв или Чернецов, фамилия Чернеля не имеет суффикса -ов/-ев, что делает её архаичной и указывает на то, что предок, вероятно, не был крепостным или дворянином, а получил прозвище в среде свободных людей или казачества.

Споров вокруг корня почти нет: все версии сходятся на связи с чёрным цветом или монашеством. Менее правдоподобна гипотеза о происхождении от личного имени Чернель (как вариант Чернила) — таких имён в святцах не было, а прозвища от чернил давали обычно писцам или людям с тёмной кожей. Таким образом, носитель фамилии Чернеля мог быть либо смуглым человеком, либо монахом, либо тем, кто работал с чернилами, — и фамилия закрепилась в форме, которая не меняется по падежам, что редкость для русской ономастики.