Фамилия Карпенцев — яркий пример того, как русский язык перекроил украинскую основу по своим грамматическим лекалам. В основе лежит украинское слово «карпець» — уменьшительное от «карп», то есть небольшой карп, карасик. В украинских говорах так могли называть не только рыбу, но и человека — с иронией или пренебрежением: мелкого, незначительного, «рыбёшку». Фамилия пошла не напрямую от прозвища Карпец, а от его притяжательной формы: чей сын? — Карпенцев, то есть «сын Карпенца».

Суффикс -ев в окончании указывает на принадлежность, а вот появление вставного -н- — характерная русская черта. В украинской модели мы бы ждали форму Карпец (без суффикса) или Карпенко (с суффиксом -енко). В русском же языке при образовании фамилий от основ на -ец часто вставляли -н- для благозвучия: Кузнец → Кузнецов, Молодец → Молодцов, и Карпец → Карпенцев. Это показывает, что носитель фамилии или его предок попал в среду, где говорили по-русски, но сохранили память об украинском прозвище.

Географически фамилия редкая и тяготеет к южнорусским областям — бывшим территориям Слобожанщины и Новороссии, где веками жили переселенцы с Украины. Встречается она в Белгородской, Воронежской, Ростовской областях, а также в Краснодарском крае. В центральных и северных губерниях России Карпенцевых почти нет — это маркер миграционного потока из Малороссии в XVIII–XIX веках.

Интересно, что фамилия не даёт прямого указания на занятие предка. Карпенцев — не обязательно рыбак или торговец рыбой. Скорее, прозвище Карпец дали человеку за внешность или характер: невысокий, юркий, «верткий как карась», или, наоборот, нерешительный, «молчаливый как рыба». Полной уверенности нет, но такая модель прозвищ хорошо известна ономастам: по аналогии с Ершов, Щукин, Окунев — все они восходят к названиям рыб, но далеко не все их носители имели отношение к рыболовству.

Словообразовательный разбор прост: корень карп-, суффикс -ец (уменьшительный), затем русский патронимический суффикс -ев- с вставкой -н- для плавности, и окончание -∅ (нулевое). Фамилия мужская, склоняется как притяжательное прилагательное: Карпенцева, Карпенцеву, о Карпенцеве.