Фамилия Антонеко образована от мужского крестильного имени Антоний, которое в бытовой русской традиции закрепилось в краткой форме Антон. Само имя восходит к греческому слову, означающему «вступать в бой, состязаться». Однако в случае с фамилией Антонеко интерес представляет не столько значение основы, сколько способ её оформления.

Суффикс -енко — один из самых узнаваемых маркеров украинской ономастики. В фамилиях на -енко обычно заложено значение «сын» или «потомок»: Антонеко буквально означает «сын Антона» или «маленький Антон». Такая модель стала особенно продуктивной в XVII–XVIII веках на Левобережной Украине, входившей в состав Гетманщины, а затем и в южнорусских землях. Поэтому фамилия Антонеко — почти наверняка выходец из украинской или южнорусской среды, где суффикс -енко вытеснил великорусские -ов и -ин.

В отличие от множества фамилий на -енко, которые могли произойти от прозвищ или профессий, Антонеко прямо указывает на имя отца. Это делает её «прозрачной» для этимолога: родоначальником был человек по имени Антон. При этом само имя Антоний в православных святцах связано с почитанием святого Антония Великого (III–IV века), основателя монашества, и Антония Печерского (XI век), одного из основателей Киево-Печерской лавры. Таким образом, фамилия несёт не только семейную, но и церковно-историческую память.

Редкость фамилии Антонеко по сравнению с массовыми Антоновыми или Антоненко объясняется, вероятно, локальным бытованием: она могла закрепиться в конкретном селе или регионе, где форма -еко встречалась как диалектный вариант суффикса -енко. Встречаются также написания с удвоенной «н» (Антонекко) или с окончанием -а (Антонека), но основной вариант — Антонеко — наиболее точно отражает исходную словообразовательную модель.