Фамилия Булгаренко — яркий пример украинской модели фамилий, образованной с помощью патронимического суффикса -енко. В украинской ономастике этот суффикс (аналог русского -ович/-евич или польского -ич) указывал на сына или потомка человека, чьё имя или прозвище легло в основу. Таким образом, Булгаренко — это «сын Булгара» или «потомок Булгара».

Корень фамилии — Булгар- — прямо указывает на этническое прозвище. «Булгар» (или «болгар») — так в старину на Руси и в Речи Посполитой называли выходцев из Волжской Булгарии, а позже — и славянских болгар. Человек, получивший такое прозвище, мог быть либо потомком булгар (тюркского народа, создавшего в Среднем Поволжье государство), либо переселенцем с Балкан, из Болгарии. В украинских землях, особенно на юге и востоке, прозвища по национальности были распространены: так нарекали чужаков, выделявшихся говором или обычаями.

В отличие от русской фамилии Булгаков (где суффикс -ов указывает на принадлежность), фамилия Булгаренко — чисто украинская по форме. Она типична для Левобережной Украины, особенно для Полтавщины, Черниговщины и Слобожанщины, где фамилии на -енко в XVII–XVIII веках стали преобладающими среди казачества и крестьян. Носитель такой фамилии, скорее всего, был из казацкой или посполитой среды, а не из шляхты (у знати чаще встречались фамилии на -ский).

Филолог Борис Унбегаун в «Русских фамилиях» относит подобные образования к группе «этнических прозвищ», ставших фамилиями. Споров о происхождении корня здесь почти нет: связь с болгарами или булгарами — основная и убедительная версия. Попытки вывести фамилию от тюркского «булга» (беспорядок, смута) менее правдоподобны, так как в украинском языке это слово не прижилось в качестве прозвища.