Фамилия Чорнобровий звучит как готовая характеристика внешности. В её основе лежит украинское прилагательное «чорнобровий» — чернобровый, то есть обладатель тёмных, густых бровей. Такие прозвища по внешнему признаку давали в сёлах и хуторах, чтобы отличить одного человека от другого: «чорнобровий» могло стать именем-прозвищем для мужчины с яркой, запоминающейся внешностью.

Словообразовательная модель здесь необычна для русских фамилий. Суффикса -ов или -ин нет: фамилия застыла в форме полного прилагательного, что типично для украинской ономастики. В русском языке аналогичное прозвище превратилось бы в Чернобровов или Чернобровкин, но украинская традиция сохранила исходную форму с окончанием -ий. Поэтому Чорнобровий — фамилия украинского происхождения, и её написание через «о» после «ч» (чорний, а не чёрный) выдает южные говоры.

Географически фамилия встречается в основном на территории Центральной и Западной Украины, реже — в южных областях России, куда переселялись украинские крестьяне. В дореволюционных метрических книгах её могли записывать по-разному: Чернобровий, Чорнобровый, а иногда и Чорнобров — без окончания, по аналогии с русскими фамилиями.

Интересная деталь: в украинских говорах слово «чорнобровий» могло иметь не только прямое значение. В некоторых регионах так называли человека с суровым, нахмуренным взглядом — не обязательно с буквально чёрными бровями. Прозвище могло закрепиться за тем, кто часто хмурился или имел выразительное лицо.

О дворянском происхождении этой фамилии сведений нет. Скорее всего, предки носителей фамилии Чорнобровий были крестьянами или казаками. В реестрах Запорожского войска встречаются прозвища, образованные по такой же модели (Сироштан, Кривонос), но конкретно Чорнобровий в исторических списках не зафиксирован — возможно, фамилия оформилась позже, в XIX веке, когда крестьянам массово присваивали прозвища в качестве фамилий.