Фамилия Карекенов — редкая, и её происхождение лежит не в славянской, а в тюркской языковой среде. Основа здесь — личное имя или прозвище Карекен. В тюркских языках, особенно в казахском, кара (qara) означает «черный», а кен (ken) — «широкий», «пространный» или «рудник». Сочетание могло быть прозвищем по внешности (смуглый, черноволосый человек с широким лицом или телом) или по роду занятий, связанному с добычей полезных ископаемых. Однако вторая часть — «кен» — в ономастике часто выступает и как уменьшительно-ласкательный суффикс, поэтому Карекен могло быть просто ласкательной формой имени Кара (Черный), вроде «черненький».

Фамилия образована по русской модели с патронимическим суффиксом -ов, который добавили к тюркской основе при документальном оформлении в XIX–XX веках. То есть Карекенов — буквально «сын Карекена». Аналогичные фамилии встречаются у казахов, башкир, татар и других народов, где при переписях и паспортизации тюркские имена русифицировали стандартным суффиксом.

В русском языке фамилия выглядит непривычно из-за редкого сочетания «кек», но для тюркского уха это совершенно естественное звучание. Ударение, скорее всего, падает на третий слог: Каре́кенов, хотя в устной речи возможны варианты. Сословная принадлежность предков неясна — это мог быть и крестьянин, и ремесленник, и кочевник, получивший фамилию при оседании. Спорных версий немного: иногда основу пытаются связать с греческим или армянским корнем, но это маловероятно — ареал фамилии и её структура уверенно указывают на тюркское происхождение.