Фамилия Черномазенко — один из тех случаев, когда внешность предка напрямую закрепилась в родовом имени. В основе лежит украинское или южнорусское прозвище Черномазый: так называли человека со смуглой, смугловатой кожей, черными волосами или просто того, кто часто пачкался в работе (кузнец, печник, маляр). Корень здесь прозрачен: «черный» + «мазать», то есть буквально «черно вымазанный». Прозвище было распространённым и необидным — скорее описательным, чем оскорбительным.

Модель образования фамилии — типичный украинский патроним с суффиксом «-енко». В XVII–XIX веках в Левобережной Украине и на Слобожанщине суффикс «-енко» означал «сын» или «потомок»: Черномазенко — «сын Черномазого». Это одна из самых частых фамильных моделей в украинской ономастике, и Черномазенко вписывается в неё без натяжек. Интересно, что в русских говорах фамилия могла писаться и через «а» — Черномазанов, но форма на «-енко» выдаёт украинские корни.

Географически фамилия тяготеет к центральным и восточным областям Украины — Полтавщине, Черкасщине, Харьковщине, а также к югу России, куда в XVIII–XIX веках переселялись украинские крестьяне. Встречается она нечасто, что делает её локально привязанной. В переписях XIX века носители фамилии обычно числились казаками или государственными крестьянами — ремесленники и хлеборобы, чьё прозвище могло возникнуть от внешности или профессии.

В отличие от фамилий вроде Белобороденко или Рыжебороденко, где признак был устойчивым, прозвище Черномазый могло быть ситуативным: человек перепачкался сажей или углём, и кличка приклеилась на всю жизнь. Поэтому среди предков Черномазенко вполне могли быть кузнецы, углежоги или печники. Есть и более редкая версия: в некоторых диалектах «черномазый» означало «цыган» или «смуглый как цыган», но она менее надёжна и не подтверждается массовыми данными.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Черномазов, Черномащенко, Черномаз — показывает, что суффикс «-енко» сохранил именно украинскую огласовку. В русском варианте чаще встречается Черномазов, где суффикс «-ов» указывает на принадлежность роду. Таким образом, Черномазенко — это не просто «сын черномазого», а маркер определённой региональной и социальной среды, где такие прозвища давали без злого умысла, по-соседски.