Фамилия Картапупенков — редкий случай, когда в основе лежит не имя, не профессия и не географическое название, а прозвище, собранное из двух корней. Разбираем её по составу: «карта» и «пупенк» (с суффиксом -ов на конце). Первая часть, «карта», в русских говорах имела несколько значений: от игральной карты до географической карты или даже бумажного листа. Вторая часть — «пупенк» — уменьшительная форма от «пуп» (пупок, центр, выпуклость). Вместе прозвище Картапупенок могло означать человека с заметной, возможно, круглой родинкой или выпуклостью на животе, которую в шутку сравнивали с картой. Такие прозвища давали не в обиду, а для запоминания внешности.

Суффикс -енк- (в исходной форме Картапупенок) типичен для украинских и южнорусских фамилий, где он указывает на «маленького» или «сына»: Картапупенок — буквально «маленький Картапуп» или «сын Картапупа». А окончание -ов — уже русское переоформление, которое добавили при адаптации фамилии в северных или центральных регионах России. Таким образом, фамилия прошла путь от украинского или южнорусского прозвища к стандартной русской фамилии на -ов.

Географически фамилия встречается крайне редко, преимущественно в Курской, Белгородской и Воронежской областях — на стыке великорусских и малорусских говоров. Это подтверждает версию о южном происхождении основы. Сословно носители, скорее всего, были крестьянами или однодворцами — потомками служилых людей, которые охраняли южные границы и сохраняли прозвища в документах XVII–XVIII веков.

В ономастических словарях фамилия не зафиксирована, что объясняется её малочисленностью. Однако по модели образования она близка к фамилиям Картамышев (от «карта» + тюркское имя) или Пупышев (от «пупыш» — бугорок). Картапупенков — пример того, как бытовая наблюдательность и игра слов превратились в наследственное имя, которое сегодня звучит необычно, но хранит память о конкретном человеке, получившем прозвище за особенность внешности.