Фамилия Черненеко — редкий случай, когда написание подсказывает происхождение лучше, чем звучание. На слух её легко принять за украинскую фамилию с суффиксом -енко (как Шевченко, Коваленко). Но буква «е» после «н» выдаёт иную модель: перед нами не суффикс -енко, а суффикс -енек с беглой гласной. Такие фамилии образовывали в русских говорах от прозвищ и прилагательных: Черненек — «тот, кто черноват, смугл, темноволос». Полная форма фамилии, таким образом, Черненеко — это застывшее древнерусское или диалектное прилагательное в краткой форме среднего рода или, что вероятнее, прозвище в именительном падеже, к которому добавили типичный для южнорусских и украинских земель суффикс -енко, но уже на этапе оформления фамилии. Проще говоря, основа та же, что у фамилий Чернов, Чернышов, Черняев, но оформление иное.

В основе лежит корень «черн-», указывающий на цвет — чёрный, тёмный. В древнерусском языке слово «черный» имело широкий спектр значений: не только цвет, но и «простой», «незнатный», «податной» (чёрные люди, чёрные крестьяне). Поэтому прозвище Черненек мог получить и человек с тёмными волосами или смуглой кожей, и крестьянин, не принадлежащий к дворянству или духовенству. В некоторых говорах «черненький» — ласкательное обозначение ребёнка или младшего в семье, так что фамилия могла закрепиться за потомком человека по прозвищу Черненок (маленький чёрный).

География фамилии скудна, но показательна. Черненеко встречается в основном в Курской, Белгородской областях и на востоке Украины — на стыке великорусских и малороссийских говоров. Это объясняет гибридное оформление: русская основа с уменьшительным суффиксом -ек и украинский фамильный суффикс -о (вместо ожидаемого -ов/-ев). В украинской среде аналогичную фамилию писали бы как Черненко, без лишней «е». Двойная «е» в Черненеко — это либо орфографическая примета русского письма, пытавшегося передать произношение (чэрн'эн'эко), либо результат позднейшего переосмысления фамилии как образованной от «черненький».

Таким образом, предок носителя фамилии Черненеко, скорее всего, жил на пограничье России и Украины, имел прозвище Черненек (смуглый, тёмный или незнатный) и получил фамилию по местной модели — с суффиксом -о, но с сохранением уменьшительной основы. Фамилия недворянская, народная, что подтверждается её отсутствием в старых родословных книгах. Среди носителей нет громких исторических фигур — это фамилия простых людей, чья история записана в метрических книгах чернозёмных губерний.