Фамилия Кармазенко — характерный пример восточноукраинской модели фамилий на -енко. Этот суффикс, один из самых распространённых в украинской ономастике, изначально обозначал «маленького» или «сына»: Кармазенко — буквально «сын Кармаза» или «маленький Кармаз». В отличие от русских фамилий на -ов/-ев, которые чаще фиксировали принадлежность главе семьи (чей?), формант -енко указывал на прямое родство и был особенно популярен в казацкой среде Левобережной Украины, Полтавщины и Слобожанщины. Поэтому географически фамилия тяготеет к этим регионам, хотя в XIX–XX веках разошлась по всей территории бывшей Российской империи.

Основа фамилии — прозвище Кармаз. Его происхождение неочевидно, и здесь лингвисты предлагают несколько версий. Наиболее правдоподобная связывает Кармаза с украинским или южнорусским диалектным словом «кармазин» — старинное название дорогого сукна малинового или багряного цвета, которое привозили из Западной Европы (от итал. cremisi — «алый»). В этом случае прозвище Кармаз мог получить либо ремесленник, работавший с таким сукном (красильщик, портной), либо человек, любивший носить яркую одежду, либо — иронично — тот, кто носил обноски, выдавая их за богатые. Менее вероятна связь с тюркским корнем «карма» (воровство, кража) — в украинских говорах слово «кармазити» имело значение «красть», но для фамилии такое прозвище было бы слишком грубым и вряд ли прижилось бы в качестве основы для родового имени.

Встречается также вариант написания Кормазенко — с буквой «о» в первом слоге. Это не ошибка, а следствие акающего произношения, свойственного части украинских говоров, где безударная «а» звучит как нечто среднее между «а» и «о». На письме это могли фиксировать по-разному, особенно в метрических книгах XIX века, которые вели псаломщики и дьячки, не скованные строгой орфографией. Поэтому Кормазенко и Кармазенко — фактически одна и та же фамилия, разошедшаяся в написании.

Таким образом, предок современных Кармазенко был, скорее всего, человеком, так или иначе связанным с сукном и красильным делом, или получил прозвище по характерной внешней детали — любви к красному. Фамилия не дворянская и не крестьянская в строгом смысле: в среде запорожских казаков и мещан прозвищные фамилии на -енко были нормой независимо от сословия.