Фамилия Анаенко — типичный украинский патроним на -енко, который в XVII–XVIII веках стал главной моделью фамилий на Левобережной и Слободской Украине. Суффикс -енко буквально означал «сын» или «маленький», поэтому Анаенко — это «сын Аная». Основа Анай — народная, разговорная форма крестильного имени Ананий, которое восходит к древнееврейскому Ханания («Яхве милостив»). В украинской и белорусской среде имена часто усекали, добавляя окончание -ай: так Ананий превратился в Аная, а от него по той же схеме, что и Тарасенко от Тараса, образовали фамилию.

Менее вероятная версия возводит основу к прозвищу Анай, связанному с диалектным глаголом «анать» (кричать, звать) или тюркским «ана» (мать). Однако в этом случае фамилия скорее закрепилась бы в форме Анаев, а не Анаенко. Украинская модель -енко однозначно указывает на патроним — на имя отца, поэтому крестильное происхождение убедительнее.

Географически фамилия Анаенко сосредоточена в центральных и восточных областях Украины — Полтавской, Черкасской, Сумской — и в смежных районах России, куда в XVIII–XIX веках переселялись украинские крестьяне. В дореволюционных переписях носители фамилии числились в основном среди казаков и государственных крестьян, реже — среди мещан. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

Редкость фамилии объясняется тем, что имя Ананий в народе постепенно вытесняли более частые варианты (Анания, Ананий) и полные формы. Анаенко — один из тех патронимов, которые сохранили архаичную, почти забытую форму крестильного имени в бытовом звучании.