Фамилия Чернойваненко — редкий случай, когда украинский суффикс -енко присоединяется к основе, которая сама по себе звучит как законченная русская фамилия. В этом её главная загадка и уникальность.

Словообразовательная модель прозрачна: Чернойваненко — это «сын Чернойвана». Основа «Чернойван» — это, скорее всего, сложное прозвище или имя, образованное по той же схеме, что и фамилии Чернов, Черновой, но с добавлением имени Иван. Буква «й» здесь — след старого притяжательного суффикса (Черной — то есть «чёрный» в родительном падеже, как «Чёрного»), который застыл в написании. Таким образом, Чернойван означает «Чёрный Иван» или «Иван по прозвищу Чёрный». Суффикс -енко (в украинской традиции — указание на потомка) превращает это прозвище в фамилию: «потомок того самого Чёрного Ивана».

Вероятнее всего, фамилия возникла на территории современной Украины, где модель на -енко была массовой, но основа оказалась необычной — не от имени напрямую (как Иващенко или Черненко), а от уже готового прозвища-полуфамилии. Это говорит о том, что предок носителя был заметным человеком в своей общине: его звали не просто Иваном, а выделяли среди других — «Чёрный Иван» (возможно, по цвету волос, кожи или одежды). Фамилия закрепилась за его детьми как Чернойваненко, а со временем, при паспортизации в Российской империи, могла быть записана с русским окончанием -ов или остаться в украинской форме.

Стоит отметить, что написание слитное (Чернойваненко, а не Черной Иваненко) — признак того, что фамилия сложилась именно как единое целое, а не как сочетание имени и фамилии. Встречается она крайне редко, в основном в южных и центральных областях Украины, а также в среде украинской диаспоры. По сословной принадлежности предки, скорее всего, были казаками или крестьянами — в среде дворянства и духовенства такие «говорящие» прозвищные фамилии встречались реже.