Фамилия Карпенев образована от личного имени или прозвища Карпень. Это одна из обиходных, народных форм канонического мужского имени Карп, которое, в свою очередь, восходит к греческому слову karpos — «плод» или «приносить пользу». В древнегреческой мифологии Карпос был божеством плодов и урожая, но в бытовой ономастике имя закрепилось скорее как пожелательное: родители надеялись, что ребёнок вырастет полезным и плодотворным для семьи.

Словообразовательная модель здесь проста и прозрачна: суффикс -ев указывает на принадлежность («чей?»). Карпенев — буквально «сын Карпеня» или «потомок человека по имени Карпень». Такая форма с суффиксом -ень характерна для русских говоров: она придаёт имени ласкательный или просторечный оттенок (сравните: Иван — Иванень, Степан — Степанень). Это нередкий случай, когда фамилия закрепилась не от полной церковной формы имени (Карпов), а от его уменьшительно-обиходного варианта.

Интересно, что в отличие от широко распространённой фамилии Карпов, вариант Карпенев встречается значительно реже. Это может говорить о более узком ареале бытования — вероятно, фамилия закрепилась в определённой местности, где форма «Карпень» была особенно употребительна. Поскольку имя Карп и его производные не относились к редким, носителями фамилии могли быть люди самого разного сословия: от крестьян до мелких служилых людей.

Спорных версий происхождения у этой фамилии практически нет. Корень прозрачен, суффикс типичен для восточнославянских фамилий. Единственное, что можно добавить: в некоторых говорах слово «карпень» могло быть и прозвищем — например, так могли назвать человека с крупными губами или медлительного, по ассоциации с рыбой карп. Однако это лишь вторичная гипотеза: основная масса фамилий на -ев всё же восходит к крестильным именам, а не к прозвищам.