Фамилия Ананененко — редкий случай двойного патронимического суффикса, который делает её почти уникальной среди украинских фамилий. В основе лежит имя Анан, краткая форма от Ананий (древнееврейское Ханания — «Бог милостив»). Сначала к нему добавили украинский фамильный суффикс -енк(о), распространённый в Левобережной Украине и означавший «маленький» или «потомок» — так появилась фамилия Ананенко. Затем к ней прирос ещё один такой же суффикс, что дало форму Ананененко. Такое «удвоение» — не ошибка, а исторический казус, который мог возникнуть в документах XVIII–XIX веков при переписи: отца записали как Ананенко, а его сына — уже как Ананененко, и форма закрепилась за родом.

Встречается фамилия почти исключительно в Украине, особенно в Черкасской и Полтавской областях. Сословно носители — скорее всего, казацкого или крестьянского происхождения, поскольку суффикс -енк(о) был характерен для этих групп, а не для шляхты. Исходное имя Анан (Ананий) в народной среде было нередким, так что предок мог быть просто Ананием, сыном Анания — двойное указание на родство. В русском языке фамилия практически не встречается: она чётко маркирует украинские корни, а написание с двумя «енк» часто вызывает вопросы при произношении, но именно это делает её легко узнаваемой.

Если смотреть шире, то модель «удвоения» суффикса — большая редкость. В украинской ономастике известны единичные примеры вроде Грицененко (от Гриценко) или Иванененко, но Ананененко стоит особняком из-за того, что основа (Анан) сама по себе была краткой формой, что усилило эффект «матрешки». Филологи, изучающие фамилии Левобережья, иногда упоминают такие формы как курьёз письменной фиксации: писарь мог механически добавить суффикс к уже готовой фамилии, не задумываясь о значении. Так что носитель Ананененко с высокой вероятностью происходит из рода, где в XIX веке жил Ананенко, чей сын получил при переписи «лишнее» окончание — и оно прижилось.