Фамилия Карченкина — женская форма, мужской вариант — Карченкин. В основе лежит прозвище Карченка, которое образовано с помощью уменьшительного суффинкса -к-. Само же прозвище могло возникнуть от слова «карча» — коряга, пень, вывороченный с корнем. В южных и центральных говорах «карча» означала также «кривое, низкорослое дерево» или «сук». Прозвище Карча давали человеку коренастому, приземистому, с крепким, но невысоким телосложением. Карченка — уменьшительная форма, возможно, относившаяся к младшему члену семьи или человеку с таким же, но менее выраженным признаком.

Менее вероятная, но возможная версия связывает фамилию с диалектным глаголом «карчить» — горбиться, сгибаться. В этом случае прозвище указывало на осанку или походку носителя.

Модель образования типична для русских фамилий: прозвище на -а/-я давало основу, к которой добавлялся притяжательный суффикс -ин-. Фамилия Карченкин означает «сын (или потомок) Карченки». Суффикс -ин указывает на принадлежность, как в фамилиях Пушкин, Кузьмин.

Географически фамилия и её варианты (Карченко, Карча, Карчёнок) тяготеют к южнорусским областям и Украине, где слово «карча» было особенно употребительно. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении — возможно, от прозвища в одном селе или волости. Сословных ограничений не было: прозвище могли закрепить и за крестьянином, и за посадским человеком. Дворянских родов с такой фамилией в дореволюционных родословных книгах не зафиксировано.