Фамилия Карпельев образована от имени Карпель — уменьшительной или обиходной формы крестильного имени Карп. В свою очередь, имя Карп восходит к греческому «karpos», то есть «плод» или «приносящий пользу». Такое значение было вполне в духе христианской традиции, где имя должно было напутствовать человека на добрые дела и изобилие. Но есть и вторая версия, более прозаичная: имя Карпель могли дать и как народное, нецерковное прозвище по названию рыбы карп. В языческой, по сути, логике имя-оберег должно было сделать ребёнка «своим» для природы и передать ему свойства, приписываемые этой рыбе — плодовитость, выносливость, хозяйственную пользу. Какая из версий верна для конкретного рода, сегодня сказать трудно, но обе возможны.

Модель фамилии проста и прозрачна: суффикс -ев присоединился к основе Карпель, указывая на принадлежность («чей?» — Карпелев). По такой же схеме образованы десятки русских фамилий от имён и прозвищ на мягкий согласный: Абрамов, но Абрамцев; Кузьмин, но Кузнецов. Обратите внимание на редкую черту: в фамилии сохранился «мягкий» вариант основы (Карпель, а не Карп), что говорит о бытовании именно этой уменьшительной формы в семье. Встречается и вариант написания через «о» — Карполев, но это уже другая ветвь, от имени Карп или Карпол.

Географически фамилия редкая, сконцентрирована в основном в центральных и южных областях России, где было распространено имя Карп. В дореволюционных переписях Карпельевы встречаются среди крестьян и мещан — никаких особых сословных привилегий у носителей не было, что типично для фамилий, образованных от просторечных форм канонических имён.