Фамилия Карпенкина — женская форма фамилии Карпенкин. Её основа восходит к мужскому имени Карп, которое пришло на Русь вместе с христианством из греческого языка и означает «плод». В народной среде это имя было распространено, но не так часто, как Иван или Пётр, и давало множество производных форм. От уменьшительного Карпенка (Карп + суффикс -енк(а), характерный для южнорусских и украинских говоров) и образована фамилия Карпенкин. Суффикс -ин указывает на принадлежность: буквально Карпенкин — «сын Карпенки» или «из семьи Карпенки».

Интересно, что модель на -енкин встречается реже, чем на -ов/-ев. Если в основе лежало имя или прозвище на -енко (как Карпенко), то притяжательное прилагательное в русском языке естественным образом приобретало окончание -ин. То есть Карпенкин — это русифицированный вариант украинской по происхождению фамилии Карпенко. В XIX веке, при переписях и паспортизации, многие малороссийские фамилии на -енко записывали в великорусской форме: не Карпенко, а Карпенкин. Такая адаптация встречалась в Курской, Воронежской и других пограничных губерниях, где смешивались русское и украинское население.

Версия о происхождении от прозвища Карпенка, данного человеку с каким-то отношением к карпам (рыбакам или торговцам рыбой), менее вероятна, хотя и возможна. Основной массив носителей фамилии сосредоточен в центральных и южных регионах России. Носительница фамилии Карпенкина может считать своими предками крестьян или мещан, чья фамилия была образована от имени деда по обычной для XVIII–XIX веков схеме.