Фамилия Атременко — редкий пример, когда корень не поддаётся однозначному толкованию, зато прозрачная модель образования сразу указывает на регион и социальную среду. Суффикс -енко — типичный для украинских и южнорусских фамилий, он означает «сын» или «потомок». Носитель такой фамилии — потомок человека, которого в быту звали Атрема.

Что скрывается за этим Атремой? Самая вероятная версия — диалектное или просторечное искажение канонического имени Артемий (в народной форме Артём). В южных говорах, особенно на границе с украинским языковым ареалом, начальное «Ар-» нередко переходило в «Ат-»: так Артём превращался в Атрема. Сравните с фамилиями Атремов, Атремук — они встречаются в тех же местах и подтверждают эту фонетическую закономерность. Менее убедительна версия о связи с греческим «атрёмос» (бесстрашный) — это слишком книжно для крестьянского прозвища, которое легло в основу фамилии.

Таким образом, предок носителя фамилии Атременко — скорее всего, человек по имени Артемий (в быту Атрема), живший на территории современной Украины или в южных областях России. Фамилия закрепилась в среде крестьян и казаков, где модель на -енко была основной формой родового именования. Встречаемость фамилии сегодня крайне низкая, что делает её ценной для семейной истории: каждый её носитель связан с узким кругом предков, не растворившихся в массовых фамилиях.