Фамилия Карнаенка звучит непривычно для центральной России, но для южных и западных областей её форма — обычное дело. Перед нами яркий пример украинской или белорусской фамилии, образованной по модели, где суффикс -енк(о) превратился в -енка. Это не опечатка и не искажение, а характерная черта говоров: в белорусском языке и в некоторых украинских диалектах фамилии на -енко нередко произносили и записывали как -енка. Со временем такое написание могло закрепиться в официальных документах.

Основа фамилии — «Карнай» или «Карна». Это прозвище, которое, скорее всего, связано с музыкальным инструментом — карнаем. Карнай — это длинная медная труба, распространённая у народов Востока, Кавказа и у казаков. На южных границах Руси карнаем называли особый вид рожка или трубы, который использовали для подачи сигналов в войске или на охоте. Прозвище Карнай могли дать человеку, который играл на таком инструменте, либо тому, кто обладал громким, трубным голосом. Встречается и более прозаичное объяснение: в некоторых диалектах «карнать» означает «резать, кроить», и прозвище могло относиться к портному или мяснику.

Таким образом, фамилия Карнаенка буквально означает «сын Карная» или «потомок Карная». Суффикс -енк(а) указывает на прямое родство, как в украинских фамилиях на -енко. Человек с такой фамилией — это, по сути, «маленький Карнай» или «Карнаев сын».

Географически фамилия тяготеет к Гомельской, Могилёвской областям Беларуси, а также к Смоленщине и Брянщине в России — регионам, где белорусское влияние на язык и фамилии особенно сильно. В отличие от распространённых русских фамилий на -ов, Карнаенка сохранила свою «несклоняемую» форму, что сразу выдает её происхождение. Встречаются и однокоренные варианты: Карнаенко (с классическим украинским окончанием), Карнаев, Карнай. Но именно форма с «а» на конце — самая редкая и локальная, она может многое рассказать о том, из какой именно местности родом предки носителя.