Фамилия Автоменко — один из самых наглядных примеров украинской модели на -енко, которая в XVII–XIX веках закрепилась в Поднепровье, Слобожанщине и на юге России. Суффикс -енко в украинской ономастике традиционно означал «сын» или «потомок», так что Автоменко — это буквально «сын Автомона». Основа фамилии — редкое мужское имя Автомон, народная форма канонического имени Автоном. Оно восходит к греческому «аутономос» — «самозаконный», «независимый». В святцах имя Автоном встречается, но в быту его часто переиначивали: Автомон, Антомон, Антомин. Однокоренные фамилии — Автомонов, Автоманов — все идут от этого же корня.

Географически Автоменко тяготеет к восточным областям Украины и приграничным регионам России — Курской, Белгородской, Воронежской областям. Именно туда в XVIII–XIX веках переселялись казаки и крестьяне с Правобережья, неся с собой фамилии на -енко. В метрических книгах XIX века Автоменко встречаются в основном среди мещан и государственных крестьян — людей свободных, но не дворянского сословия.

Интересная деталь: в некоторых говорах имя Автоном произносили с ударением на второй слог — Авто́ном, что давало вариант Автономенко. Форма Автоменко с утратой второго «о» — результат редукции в живой речи. Так что фамилия фиксирует не только родство, но и особенности произношения в конкретной местности. Встречается и ошибочное написание через «а» — Афтоменко, связанное с оглушением согласного перед глухим звуком, но правильная этимологическая форма — с «в»: Автоменко, от Автомон.