Фамилия Карапенков — редкий случай, когда основа не бросается в глаза и заставляет задуматься: от какого слова она пошла? Первое, что приходит на ум — что-то связанное с «кара» (наказание, беда) или с тюркским «кара» (чёрный). Но ни одна из этих версий не объясняет суффиксальную часть «-пен». Скорее всего, перед нами фамилия, образованная от прозвища или имени, которое в свою очередь произошло от греческого слова «карапен» — так в южнорусских говорах называли кузнечика или саранчу. В некоторых диалектах это слово имело переносное значение — «непоседа», «попрыгунчик», «суетливый человек». Человек мог получить такое прозвище за подвижность, неугомонный характер или за высокий, «скрипучий» голос.

Модель образования фамилии типична для русского Северо-Запада и центральных областей: основа на твёрдый согласный плюс суффикс -ов (Карапенк-ов). Суффикс -енк- в основе (Карапенко) указывает на украинское или белорусское происхождение прозвища: в этих языках суффикс -енк- образует уменьшительные формы. То есть сначала было прозвище Карапенко («маленький кузнечик» или «сын Карапеня»), а потом уже от отчества по отцу пошла фамилия Карапенков — «сын Карапенко». Такая двойная русификация (украинская основа + русский суффикс) встречается нечасто и говорит о том, что носитель фамилии мог быть выходцем с территории современной Украины или юга России, где греческое слово «карапен» было в ходу.

Географически фамилия редкая, встречается в основном в Ростовской области, Краснодарском крае и в центральных регионах России, куда мигрировали переселенцы с юга. В исторических документах и справочниках (например, в работах Б. Унбегауна по русским фамилиям) фамилия не фигурирует как распространённая, что подтверждает её локальный характер. Сословное происхождение скорее всего крестьянское или казачье — прозвища, связанные с насекомыми или животными, чаще давали в сельской среде. Второй, менее вероятный вариант: основа могла быть искажением фамилии Карапетян (от армянского имени Карапет), но суффикс -енков вместо -ян при русификации встречается редко, и звуковой переход «т» в «н» необъясним. Поэтому версия с кузнечиком выглядит убедительнее.