Фамилия Карпенская — женская форма от Карпенский, и её разбор стоит начать не с корня, а с суффикса. Окончание -ский (в женском роде -ская) указывает на типично польскую или западнорусскую модель образования фамилий. В Речи Посполитой и на землях, вошедших в состав Российской империи после разделов Польши, суффикс -ский носили в основном шляхтичи, но позже его переняли и крестьяне, особенно при переходе от прозвищ к официальным фамилиям в XIX веке. Так что носительница фамилии Карпенская почти наверняка имеет корни на территории современной Украины, Беларуси или восточной Польши.

Основа фамилии — Карпен- — восходит к имени Карп. Это каноническое христианское имя греческого происхождения (др.-греч. Καρπός — «плод»), которое на Руси было распространено среди простого люда, особенно в южных и западных губерниях. Фамилия Карпенский буквально означает «принадлежащий Карпу» или «выходящий из рода Карпа». Но здесь есть одна тонкость: суффикс -ен- (Карп-ен-ский) — это не просто патронимический элемент, а скорее указание на место или на прозвище по отцу. Сравните с более частыми формами: Карпов (прямой сын Карпа) и Карпенко (украинский вариант). Карпенский — это уже «тот, кто из Карпова рода» или «житель поселения, названного по имени Карп».

В польской ономастике фамилии на -ский часто образовывали от названий усадеб или деревень. Если допустить существование села или хутора Карпени, Карпова, то Карпенский — это «помещик из Карпен» или «крестьянин, переселённый оттуда». Впрочем, документальных подтверждений конкретного топонима «Карпени» в источниках нет, так что версия с прозвищем по отцу выглядит правдоподобнее.

Интересная деталь: в отличие от массовой фамилии Карпов, Карпенская — довольно редкая. Она не попала в число распространённых дворянских фамилий, не упоминается в «Общем гербовнике», а её носители в XIX веке встречаются в основном среди мещан и духовенства западных губерний. Это объясняется тем, что суффикс -ский для нешляхтичей был способом «облагородить» звучание фамилии при записи в метрические книги — явление, хорошо описанное в работах Б. Унбегауна.