Фамилия Карпенко образована от имени Карп, и здесь есть два основных пути. Первый и самый очевидный — крестильное имя Карп греческого происхождения, означающее «плод». Его носил святой Карп, ученик апостола Павла, бывший епископом в македонском городе Берия и ревностно распространявший христианскую веру; его память чтят 26 мая. Второй вариант — от мирского имени, данного в честь рыбы семейства карповых. В древности, давая такое имя, родители верили, что природа примет ребёнка как своего и передаст ему полезные качества животного.

Суффикс -енко — яркий маркер украинского или белорусского происхождения, и фамилия Карпенко как раз из этой модели. Она означает «сын Карпа» или «потомок Карпа», то есть изначально была отчеством. География бытования это подтверждает: в Книгах памяти встречаются сведения о носителях, переселившихся в Сибирь. Например, в Книге памяти Алтайского края указаны Алексей Демьянович Карпенко, родившийся в 1893 году в Черниговской губернии, и Алексей Иванович Карпенко, родившийся в 1866 году в Полтавской губернии. Оба региона — классическая зона распространения фамилий на -енко.

Среди известных однофамильцев — Владимир Викторович Карпенко, дирижёр и заслуженный артист России; Вячеслав Михайлович Карпенко, русский писатель; Моисей Иванович Карпенко, русский генерал-лейтенант. Фамилия нередкая, и её носители встречаются в самых разных слоях и профессиях, что неудивительно для фамилии, возникшей из простого и популярного имени.