Фамилия Карпеевы образована от имени собственного и относится к распространенному типу русских фамилий. В её основе лежит имя Карпей — уменьшительная форма крестильного имени Карп. Само имя Карп восходит к греческому слову «karpos», которое означает «приносить пользу» или «плод». Таким образом, прозвище Карпей давали человеку, которого ласково называли по имени, а со временем его потомки получили фамилию Карпеевы.

С точки зрения словообразовательной модели, фамилия типична для русского севера и центральных областей: суффикс -ев присоединялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или й. В данном случае Карпей дал форму Карпеев, где беглая гласная «е» в суффиксе указывает на древнюю основу. Интересно, что фамилия встречается в нескольких вариантах написания: Карпеев, Карпеева, а в старых документах могла фиксироваться как Карпѣевъ — с ятем, что подтверждает её дореформенное происхождение.

Географически фамилия Карпеевы наиболее характерна для Поволжья и прилегающих регионов. В переписных книгах XVII–XVIII веков встречаются упоминания крестьян и посадских людей с этой фамилией в Казанском, Симбирском и Нижегородском уездах. Это говорит о том, что носители фамилии были преимущественно из непривилегированных сословий: государственные крестьяне, ремесленники, мелкие служилые люди. Дворянских родов с такой фамилией в исторических родословных книгах не зафиксировано.

Споров вокруг происхождения фамилии почти нет: версия от греческого «плод» — единственная состоятельная. Альтернативные гипотезы, вроде связи с рыбой карп или тюркскими корнями, лингвистически слабы, так как суффикс -ей в русской антропонимии чётко указывает на уменьшительную форму имени, а не на нарицательное слово. Фамилия Карпеевы — памятник славянской письменности и культуры, сохранивший в себе древнюю традицию называть человека по имени отца в его ласковой форме.