Фамилия Чернозубенко образована по модели, характерной для украинской и южнорусской ономастики, — с помощью патронимического суффикса -енко. В буквальном смысле она означает «потомок (или сын) Чернозуба». Основа здесь — прозвище Чернозуб, которое могли дать человеку с заметной внешней приметой: почерневшими или испорченными зубами. В старину это не обязательно указывало на болезнь — чернота могла появиться от частого употребления некоторых продуктов, от курения или просто от возраста. Прозвище было не оскорбительным, а скорее описательным, как многие «цветовые» фамилии.

Словообразовательная цепочка проста: прозвище Чернозуб → фамилия Чернозубенко. Суффикс -енко в украинской традиции закрепился как основной для обозначения детей и потомков (аналог русского -ов/-ев), поэтому Чернозубенко — это буквально «сын Чернозуба». В русских говорах аналогичная фамилия могла бы звучать как Чернозубов, но украинский вариант более распространён в левобережной Украине, на Слобожанщине и в прилегающих областях юга России.

Встречаются и однокоренные фамилии без суффикса — например, Чернозуб — которая могла сохраниться как прозвище или как фамилия в «чистом» виде. Вариант Чернозубенко исторически бытовал в казачьей среде: на Запорожье и в Черномории прозвища с цветовыми корнями и указанием на физические черты были обычным делом. Сословная принадлежность носителей, скорее всего, была крестьянской или казачьей, без дворянских корней, но точных данных о распространении в высших слоях нет.

Интересная деталь: в отличие от многих фамилий на -енко, которые часто теряли связь с исходным прозвищем, Чернозубенко остаётся «прозрачной» — любой носитель русского или украинского языка сразу видит в ней сочетание «чёрный» и «зуб». Это делает её редким примером фамилии, которая не стёрлась до абстрактного звучания.