Фамилия Карпенский — типичный пример «географической» фамилии, образованной по польско-украинской модели. Её основа — топоним (название населённого пункта) с корнем «Карп-». Чаще всего это село Карпов, Карпова или Карпенка (в Польше, Беларуси или на западе Украины). Суффикс -ский указывает на дворянское или шляхетское происхождение: так называли владельца усадьбы или жителя соответствующего места. В Российской империи эту модель активно перенимали выходцы из духовенства и мещане, желавшие звучать «по-благородному».

Корень «Карп» может быть как от имени Карп (греч. «плод»), так и от рыбы карп — прозвища терпеливого или хозяйственного человека. В случае с Карпенским второй вариант маловероятен: фамилия на -ский почти всегда привязана к местности, а не к прозвищу. Исключение — если предка прозвали Карпом, а его сын или внук, переселившись в другое село, стал «Карпенским» по отцу (то есть «сын Карпа»), но это редкий путь, характерный скорее для крестьянских фамилий на -енко.

Географически фамилия сосредоточена на западе современной Украины, в Беларуси и восточной Польше. В России встречается редко, чаще у потомков переселенцев конца XIX — начала XX века. Интересно, что написание с «е» (Карпенский) вместо «и» (Карпинский) — не ошибка, а указание на конкретный говор: в южнорусских и украинских диалектах «и» в безударной позиции могло переходить в «е», или же исходный топоним звучал как «Карпенка».

Сословный состав носителей был разнородным. В Речи Посполитой Карпенские могли быть мелкой шляхтой (застянковой), владевшей хутором. После разделов Польши часть перешла в податное сословие, а кто-то, наоборот, выбился в чиновники или священники. Фамилия не получила широкой известности — в энциклопедиях нет громких полководцев или учёных с этой фамилией, что говорит о её локальном, «тихом» бытовании.