Фамилия Чорнобрывченко — один из тех случаев, когда украинское происхождение видно сразу, ещё до разбора корня. Характерный суффикс -енко, который в восточной Украине был главным показателем «маленького» или «сына такого-то», превращает прозвище в родовое имя. В основе лежит «чорнобривий» — чернобровый, то есть человек с густыми тёмными бровями.

Если смотреть на словообразовательную цепочку, то сначала появилось прозвище Чорнобрив (или Чорнобривий) — по самой заметной внешней черте. Затем, чтобы назвать его сына или потомка, к основе добавили -к(о), получив Чорнобрывко. А уже от этой уменьшительной формы образовали фамилию с патронимическим суффиксом -енко: Чорнобрывченко. То есть буквально «внук или сын Чорнобрывка». Такая трёхступенчатая модель (прозвище → уменьшительное → фамилия) встречается нечасто и выдаёт бытовую, неофициальную среду возникновения.

В украинской ономастике фамилии на -енко считаются типично казацкими и мещанскими, особенно распространёнными на Левобережье, в Черниговской, Полтавской, Харьковской областях. Чорнобрывченко, скорее всего, родом оттуда. В России и Беларуси эта фамилия редкая — её носители, как правило, потомки переселенцев с Украины XIX–XX веков.

Интересная параллель — однокоренные фамилии того же корня: Чорнобрив, Чорнобривец, Чорнобрывко, Чорнобров. Все они отталкиваются от одного и того же признака внешности, но различаются суффиксами и региональной привязкой. Чорнобрывченко стоит в этом ряду особняком именно из-за двойного суффикса — это не просто «чернобровый», а «тот, кто из рода Чернобровых».

По сословной принадлежности ничего определённого сказать нельзя — фамилии на -енко носили и крестьяне, и казаки, и мещане. В ревизских сказках и исповедных ведомостях XIX века она если и встречается, то единично, без указания на привилегированное положение.