Фамилия Карнило — редкий случай, когда основа не обросла типовым русским суффиксом. В большинстве восточнославянских фамилий на -ов/-ев или -ин корень превращается в Карнилов или Карнилин, но форма Карнило застыла без изменений. Это указывает на то, что перед нами не отчество, а прозвище или, что вероятнее, украинское или белорусское бытование фамилии: в этих языках фамилии на -о (Шевченко, Коваленко, Карнило) — обычное дело.

Корень восходит к каноническому имени Корнилий (лат. Cornelius — «из рода Корнелиев»). В народном произношении имя упрощалось: Cornelius → Корнил → Карнил. Переход «о» в «а» под аканьем (южнорусские и белорусские говоры) дал форму Карнил, от которой и пошла фамилия. Человек, которого в быту звали Карнилом, мог получить фамилию Карнило — сын Карнила, но без патронимического суффикса.

Географически фамилия тяготеет к западу: Украина, Беларусь, юго-западные области России. Встречается также у потомков украинских переселенцев на Кубани и в Сибири. Социально носители могли быть крестьянами или казаками — в среде, где фамилии часто записывали в упрощённой форме, без канцелярских суффиксов.

Отдельно стоит сказать о редком варианте ударения. Если ударение падает на последний слог (Карнило́), это может быть тюркским влиянием — в языках тюркской группы ударение часто фиксированное на конце слова. Но для славянской этимологии естественнее ударение на первый слог: Ка́рнило.

Сравните с однокоренными фамилиями: Карнилов, Карнильев, Корнилов. Карнило стоит особняком — она короче, архаичнее по форме и прямо говорит о прозвище предка, а не об отчестве.