Фамилия Карпулев образована от имени Карпуля — уменьшительной формы церковного имени Карп. В святцах это имя встречается нечасто, но в русской народной среде оно было распространено благодаря апостолу Карпу, одному из семидесяти. Суффикс -уля (Карпуля) типичен для обиходных, домашних форм: так звали ребёнка или взрослого в семье, на деревне. А суффикс -ев в фамилии указывает на принадлежность: «чей?» — Карпулев, то есть сын или потомок Карпули.

Менее вероятна, но возможна связь с прозвищем Карпуля от диалектного «карпуля» — так в некоторых говорах называли морщинистого, сморщенного человека или, наоборот, крепкого, коренастого (от «карп» — рыба, символ плотности и силы). В этом случае фамилия произошла бы не от имени, а от прозвища по внешности или характеру. Однако ономасты (например, в работах Б. Унбегауна) склоняются к первой версии: подавляющее большинство фамилий на -улев/-улин восходят к производным формам крестильных имён, а не к нарицательным словам.

Географически фамилия Карпулев тяготеет к южнорусским и поволжским областям, а также встречается на Украине, что совпадает с ареалом имени Карп. В XIX веке носители фамилии чаще всего были крестьянами или мещанами, но встречались и среди духовенства — в среде, где любили книжные, церковные имена. Необычность фамилии в том, что при распространённом корне «Карп» суффиксальная модель -улев встречается реже, чем привычные Карпов или Карпин, что делает её маркером именно семейного, ласкательного прозвища предка.