Фамилия Чорноока — украинская по происхождению и прозрачная по значению. Её основа — прилагательное «чорноока» (черноокая), то есть «черноглазая». Фамилия закрепилась в форме женского рода, что необычно: в украинской ономастике фамилии на -а/-я чаще всего остаются неизменяемыми и не склоняются по родам, как, например, Голова, Кривонога, Лисенко. Чорноока — исключение, которое как раз и выдает её прозвищное происхождение.

Скорее всего, фамилию дали не по внешности одного человека, а по характерной черте женщины — родоначальницы семьи. В украинских сёлах прозвище Чорноока могла получить черноглазая девушка или замужняя женщина, а затем оно перешло к детям и внукам как наследственное имя. Поскольку прозвище стояло в женском роде, фамилия застыла в этой форме, не меняясь у мужчин-потомков: Иван Чорноока, а не «Чорноокий».

Словообразовательная модель — бессуффиксная, от описательного прозвища. В отличие от фамилий на -енко или -ук, которые в восточной Украине встречаются массово, Чорноока — редкий случай прямого переноса прозвища без добавления суффиксов. Это сближает её с такими фамилиями, как Чорнобривка, Білозірка, которые тоже фиксируют внешнюю примету.

Географически фамилия тяготеет к центральной и западной Украине — там, где в реестрах XVIII–XIX веков чаще встречаются прозвищные фамилии без патронимических суффиксов. В России, особенно в южных областях, Чорноока могла появиться вместе с переселенцами из Украины, но остаётся редкой.

Споров вокруг корня нет: «чорний» — чёрный, «око» — глаз. Возможна связь с украинским фольклором, где «чорноока» — постоянный эпитет для девушки-красавицы (в песнях, думах). Однако не стоит приписывать фамилии обязательную поэтичность: в быту прозвище могло быть нейтральным описанием, без романтического ореола.