Фамилия Каренеева — женская форма, мужская — Каренеев. В её основе почти наверняка лежит нецерковное имя или прозвище Кареней. Такие имена на -ей (Кореней, Мореней, Боленей) встречались в русской антропонимии XVI–XVII веков, особенно в северных и центральных уездах. Словообразовательная модель проста: суффикс -еев (вариант -ев после мягкого согласного) указывает на принадлежность — «сын Каренея» или «из дома Каренея».

Сам корень спорный. Самая прямая версия: Кареней — это производное от карий, то есть «смуглый», «темноволосый». В старых говорах карий означало «тёмно-коричневый» (о глазах, масти лошади), а прозвище Карь давали человеку с тёмными волосами или смуглой кожей. От Каря образовали уменьшительное Кареня, а от него — Кареней. Подобные цепочки типичны: Карп → Карпеня → Карпеней.

Вторая версия, менее вероятная, — связь с тюркским корнем кара («чёрный»). Но для фамилии на -еев, а не на -ин или -ов, тюркское происхождение нетипично: такие основы обычно дают фамилии Караев, Каримов. Скорее всего, Каренеев — чисто славянская фамилия, образованная от прозвища по внешнему признаку.

География фамилии узкая. Каренеевы исторически зафиксированы в основном в центральных губерниях России — Рязанской, Тамбовской, отчасти Московской. В XIX веке носители фамилии — преимущественно крестьяне и мещане. Дворянских родов Каренеевых не обнаружено, что подтверждает «прозвищное» происхождение: фамилия сложилась в крестьянской среде не позднее XVII века, когда закрепилась в переписных книгах как отчество.

Редкость фамилии объясняется тем, что имя Кареней, в отличие от Корнея (от Корнилий), не вошло в церковный обиход и осталось локальным прозвищем. Поэтому Каренеевых — единицы, и каждая ветвь, скорее всего, восходит к одному предку, которого в документах записали по прозвищу Кареней.