Não me parece fácil dar uma resposta inequívoca.

Do ponto de vista sincrónico, isto é, considerando o funcionamento do português numa dada fase, no caso atual, podemos descrever a palavra de duas maneiras:

a) composto morfológico, dado que auto- é um radical de origem grega que significa «mesmo», tal como acontece em autoconfiança ou autómato;

b) contudo, o elemento auto- aparece frequentemente classificado como prefixo, sobretudo quando analisado como um prefixo resultante da truncação de automóvel; nesse caso, diz-se que autocarro é uma apalavra derivada por prefixação.

Não obstante, do ponto de vista da história da palavra, não se confirmam as análises em a) e b). Na verdade, o Dicionário Houaiss indica que a palavra autocarro foi introduzida em português por empréstimo do francês autocar, por sua vez adaptação «do ing[lês] autocar, "automóvel", com especialização de sentido para (1895) "carro automóvel equipado para o transporte coletivo de passageiros"».