Родился в 1947 году.
Имеет более 370 научных работ в области теории автоматического управления, математического моделирования, методов оптимизации, методов параллельных вычислений и автоматизации проектирования. Главный реактор журнала "Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана" Серия "Приборостроение". Член редакционной коллегии журнала «Информационные технологии». Председатель УМС по направлению «Информатика и вычислительная техника».
В 1966 году окончил Смоленский энергетический техникум (сейчас - техникум электронных приборов) по специальности «Радиоприборостроение» и был призван в ряды Советской Армии. Службу проходил в Среднеазиатском пограничном округе. После окончания службы в 1969 году поступил на кафедру «Системы автоматического управления» МГТУ.
В 1975 году с отличием окончил МГТУ и начал работать на кафедре САУ стажером - исследователем, а затем учился в аспирантуре МГТУ.
Диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук, посвященную исследованию эффективности сближения-уклонения одного программно-управляемого и позиционно-управляемого объектов, защитил в МГТУ в 1980 году. Областью научных интересов Карпенко А.П. в то время являлись динамические задачи теории игр и имитационное моделирование сложных динамических систем.
С 1980 по 1995 годы работал последовательно в должностях младшего, старшего и ведущего научных сотрудников в Институте физики твердого тела и Институте высоких температур АН СССР. Во время работы в Институте физики твердого тела занимался автоматизацией научных исследований. Основной областью научных интересов Карпенко А.П. в это время стали параллельные вычисления. Во время работы в Институте высоких температур под руководством академика Фортова В.Е. начал заниматься математическим моделированием задач горения и взрыва на многопроцессорных вычислительных машинах.
В 1995 году в Институте математического моделирования РАН защитил диссертацию «Параметрическое согласование вычислительных алгоритмов с архитектурой многопроцессорных вычислительных систем» на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 05.13.18 – теоретические основы математического моделирования, численные методы и комплексы программ.
С 1995 по 2006 годы работал в качестве начальника службы «Информационных технологий и эксплуатации АСУ» в одной из коммерческих структур и по совместительству - на кафедре САПР МГТУ в должности профессора. С 2006 по 2012 год работал в должности профессора кафедры САПР МГТУ. С 2012 по настоящее время работает в должности заведующего кафедрой САПР МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Основными областями научных интересов Карпенко А.П. в настоящее время являются методы решения однокритериальных и многокритериальные задач оптимизации, методы балансировки загрузки многопроцессорных вычислительных систем, методы управления многосекционными роботами-манипуляторами, методы обеспечения траекторной безопасности летальных аппаратов, нейросетевые алгоритмы, интеллектуальные обучающие системы.