Фамилия Карбенюк — яркий пример украинской модели образования фамилий на -ук/-юк. Суффикс -юк (фонетический вариант -ук после мягких и шипящих согласных) в украинской ономастике означает «малый», «сын» или «потомок». То есть Карбенюк — это буквально «сын Карбена» или «потомок Карбена». В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые часто указывали на принадлежность отцу или хозяину, украинский -ук/-юк подчёркивает родство по мужской линии: чей? — Карбенюков.

Основа фамилии — личное прозвище или имя Карбен. Слово «карбен» в украинских говорах имеет два основных значения. Первое — «угольщик», «углежог» (от «карб» — уголь). Второе — «карбованец» (серебряная монета) или «карбівник» (чеканщик монет, гравёр). Оба значения восходят к немецкому Karben (насечка, зарубка) через польское посредство. Таким образом, предок-носитель фамилии мог быть либо человеком, который жёг уголь, либо тем, кто чеканил монеты или наносил насечки (например, на деревьях для меток).

Географически фамилия Карбенюк сосредоточена в западных и центральных областях Украины — чаще всего в Житомирской, Хмельницкой, Винницкой и Ровенской областях. В России и Беларуси встречается редко, обычно как следствие миграций. Это типичная фамилия крестьянского и казачьего сословия: прозвища по ремеслу были распространены среди простых людей, а суффикс -ук в XVII–XIX веках активно использовался для фамилий сельских жителей Правобережной Украины.

Спорных версий происхождения немного. Иногда Карбенюк ошибочно связывают с тюркским «карбан» (жертва) или румынским «cărăbuș» (жук), но это лингвистически слабые гипотезы: фонетика и ареал бытования фамилии указывают на украинскую, а не на степную или балканскую основу. Более правдоподобно, что Карбен — это вариант прозвища Карбівник, сокращённый до более удобного для повседневного произношения.

В русском языке фамилия склоняется по мужскому роду как существительное второго склонения (Карбенюка, Карбенюку), а по женскому — не склоняется. Ударение в большинстве говоров падает на последний слог: Карбеню́к, хотя в некоторых регионах можно услышать и Карбе́нюк.