Фамилия Карпановы образована от личного имени Карпан — разговорной формы крестильного имени Карп. В основе греческое «карпос»: «плод» или «приносить пользу». В православных святцах имя Карп закрепилось за несколькими раннехристианскими святыми, поэтому оно было распространено на Руси, а его уменьшительные формы — Карпан, Карпуня, Карпуха — давали начало разным фамилиям. Карпановы — одна из них: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей сын?»), то есть прямое отчество от Карпана.

Менее вероятна версия, что в основе лежит не церковное имя, а прозвище от названия рыбы карп. В народной среде такие прозвища действительно встречались: так могли назвать человека за медлительность, полноту или, наоборот, за плодовитость (карп — рыба икряная). Но в пользу церковной версии говорит то, что имя Карп было хорошо известно, а Карпан — его естественная и частая производная форма, тогда как рыбное прозвище давали бы скорее напрямую — Карп, а не Карпан.

Фамилия Карпанов встречается в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской и Тамбовской губерниях, где имя Карп было популярно в крестьянской среде. Поскольку фамилии на -ов у крестьян массово закрепились после отмены крепостного права в 1861 году, большинство современных Карпановых — потомки крестьян, записанных по отцу: сын Карпана становился Карпановым. Встречается и вариант Карпановы — множественное число, указывающее на целый род или семью, что типично для фамилий, закрепившихся в селе за всеми членами одной династии.

В ономастических словарях (например, в работах Б. Унбегауна) фамилия не выделяется как редкая или аномальная — это рядовая отчество-патронимическая модель, каких тысячи. Но её ценность именно в этой типичности: по ней можно проследить, как из греческого имени через церковную традицию и народное сокращение возникла современная русская фамилия.