Фамилия Карбочинская — женская форма, а её носительницы, скорее всего, имеют родственников-мужчин с фамилией Карбочинский. В центре внимания здесь суффикс -ск-, типичный для польской, украинской и белорусской шляхты, а также для русского дворянства и духовенства. Этот суффикс указывает на географическое происхождение: предок получил фамилию по названию местности, где жил или владел землёй.

Основа фамилии — корень «карбоч-». Самая прямая версия связывает её с топонимом Карбочин или Карбочино. Такие названия встречаются в Польше и на западе Украины. Например, в Польше есть несколько деревень с названием Карбочин (в Мазовецком и Лодзинском воеводствах). Если предок происходил оттуда, его называли «Карбочинский» — то есть «тот, кто из Карбочина». Это типичная модель для фамилий на -ский, которые в XVI–XVII веках активно формировались у польской шляхты и затем перешли в восточнославянскую среду.

Сам топоним Карбочин, скорее всего, произошёл от личного имени или прозвища Карбоч. В основе может лежать слово «карб» — в украинском и польском языках это «уголь» (ср. польск. karb, укр. карб). Карбочем могли прозвать угольщика, человека, который жёг уголь или торговал им. В польской ономастике есть фамилия Karbowski, образованная от того же корня. Менее вероятно, но не исключено, что корень связан с «карбом» как зарубкой или меткой (от нем. Kerbe) — тогда прозвище мог получить мастер, делавший зарубки для учёта.

Сословно фамилия Карбочинская могла принадлежать как шляхте (особенно в Речи Посполитой), так и крестьянам, получившим фамилию по месту жительства после отмены крепостного права. В России носительницы этой фамилии встречаются нечасто, что говорит о её локальном происхождении — возможно, из западных губерний. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Карбо́чинская, как и в исходном названии.

В написании фамилии обращает на себя внимание сочетание «ч» перед суффиксом: это не «Карбонский» (от углерода) и не «Карбовский» (от карба), а именно Карбочинская. Такая форма сохранила звучание исходного прозвища или названия, не упростив его до более «книжного» варианта.