Фамилия Астротенко построена по одной из самых узнаваемых украинских моделей — с суффиксом -енко. В прошлом этот суффикс указывал на родство по отцу («сын такого-то» или «маленький»), а со временем закрепился как наследственный фамильный признак. Основа здесь — Астрот, и именно она определяет всё своеобразие фамилии.

Самая убедительная версия ведёт к греческому «астрон» (звезда). В среде украинского казачества и православного духовенства было принято давать «говорящие» фамилии из книжного, церковнославянского или греческого лексикона. Астротенко в таком случае — «сын звездочёта» или «сын того, кто смотрит на звёзды». Первый носитель мог быть астрономом, астрологом или просто получить прозвище за интерес к небесным светилам. Не случайно написание через начальное а скорее указывает на книжное происхождение, а не на народное искажение.

Встречается и более прозаичное объяснение. В южнорусских и украинских говорах слово «астрот» (или «острот») могло быть искажённой формой слова «острог» — частокол, укрепление, тюрьма. Тогда Астротенко — потомок человека, жившего у острога, работавшего там или получившего прозвище «Острог». Однако эта версия слабее: переход «о» в «а» под ударением для украинского языка нехарактерен, а написание через «а» увереннее связывается с греческим корнем.

Географически фамилия тяготеет к центральным и восточным областям Украины: Полтавщина, Черкащина, Сумщина. В России она встречается реже, обычно в зонах исторического расселения украинцев — на Кубани и Слобожанщине. Астротенко — фамилия редкая, не массовая, что говорит о её локальном возникновении от одного конкретного прозвища или имени, а не от целого сословия.

Социальный состав первых носителей — преимущественно крестьяне и казаки, хотя не исключено происхождение из священнической среды, где книжные и «звёздные» прозвища были особенно уместны. Так или иначе, перед нами типичная украинская фамилия на -енко с необычной основой, указывающей либо на знание небесных светил, либо на связь с укреплением — но первая версия выглядит значительно правдоподобнее.