Фамилия Карпатенков — характерный пример украинской модели фамилий на -енко, которая затем адаптировалась в русской среде с помощью суффикса -ов. Такие двойные суффиксы (сначала -енко, потом -ов) возникали, когда носитель «енковской» фамилии переселялся из Украины в великорусские губернии, и местные писцы или священники приспосабливали фамилию к привычному окончанию. Без этого наслоения фамилия выглядела бы как Карпатенко, и такие варианты тоже встречаются.

В основе фамилии лежит прозвище Карпат. Самая прямая версия связывает его с названием горной системы Карпаты. Слово «Карпаты» учёные возводят к славянскому корню «харбат» — «горб», «горный хребет». Если предок получил прозвище по этому признаку, он мог жить у подножия Карпат или просто в холмистой местности, которую соседи называли «карпатами». Такие прозвища по географическим объектам были распространены: человека могли прозвать Карпат, Дон, Урал.

Менее вероятна, но логична вторая версия — связь с именем Карп. Карпат могло быть народной, уменьшительной формой этого крестильного имени (как СашкАт, МишкАт). Имя Карп в прошлом было частым, особенно в южнорусских и украинских землях, где почитали святого Карпа — одного из семидесяти апостолов. Однако суффикс -ат в прозвище скорее тяготеет к значению «обладающий признаком» (горбатый — Карпат), чем к уменьшительности.

Географически фамилия Карпатенков привязана к юго-западу России и востоку Украины. Встречается в Курской, Белгородской, Воронежской областях — то есть в регионах исторического взаимодействия украинского и русского населения. В некоторых говорах фамилия могла писаться через «о» — Карпатенко́в, с ударением на последний слог, что тоже выдает южное происхождение.

Таким образом, предок современного Карпатенкова — человек, которого окружающие называли Карпат. Он мог быть выходцем из предгорных районов Карпат или просто обладателем прозвища, образованного от имени Карп. А двойной суффикс -енков прямо говорит о том, что его потомки уже жили в среде, где фамилии на -ов были нормой.