Фамилия Карпинов образована по самой распространённой в русском языке модели — с помощью суффикса -ов. Этот суффикс присоединяли к основе, которая чаще всего была именем или прозвищем отца. Так что в основе фамилии лежит нецерковное мужское имя или прозвище Карпин.

Сам корень, скорее всего, восходит к названию рыбы — карп. Прозвище Карп или Карпин могли дать человеку по внешнему сходству (например, за крупные губы или медлительность), по роду занятий (рыбак или торговец рыбой) или просто в шутку. В русских говорах слово «карп» имело и переносные значения: так могли назвать толстого, неуклюжего или хитрого человека. Прозвища от названий рыб были обычным делом в крестьянской среде — вспомним Ершова, Окунева, Щукина.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с крестильным именем Карп. Это имя греческого происхождения, означает «плод». В святцах оно есть, но широкого хождения на Руси не имело, поэтому фамилии от него встречаются реже, чем от прозвищ. В пользу прозвищного происхождения говорит и форма Карпин, а не Карпов: суффикс -ин обычно присоединяли к основам на -а/-я (Карпа → Карпин), а -ов — к основам на согласный (Карп → Карпов). То есть изначально было прозвище Карпа или Карпин (с уменьшительным суффиксом), а от него уже пошла фамилия.

Географически фамилия Карпинов встречается в южных и центральных областях России, где было развито рыболовство и рыбоводство, а также на Украине. Встречается и вариант с ударением на последнем слоге — Карпино́в, но это скорее региональная особенность произношения.

Если сравнивать с однокоренными, то Карпинов стоит в одном ряду с Карповым (самая частая форма), Карпиным, Карпенко, Карпюком. Все они — от одного корня, но разошлись по разным словообразовательным моделям: где-то победил суффикс -ов, где-то -ин, а где-то украинский или белорусский патроним.