Фамилию Червоточенко проще всего разобрать на части, если отвлечься от привычного слова «червоточина». В её основе лежит не дефект в яблоке, а украинское слово «червоточина» в буквальном, исходном значении — «нора, проделанная червями» или «червивое место». Однако в роли прозвища это слово могло относиться не к предмету, а к человеку: так могли назвать кого-то нечистоплотного, неряшливого или, наоборот, дотошного, «проедающего» себе дорогу в делах.

Суффикс -енко — типичный украинский патронимический показатель, означающий «сын» или «потомок». То есть Червоточенко — это «сын (или потомок) Червоточки». Прозвище Червоточка (или Червоточина) могло закрепиться за человеком, который, например, жил в землянке, похожей на нору, или занимался добычей червей — для рыбалки или для хозяйства. В южных и центральных областях Украины, где фамилии на -енко особенно распространены, подобные прозвища часто давали по заметной, пусть и нелестной, черте быта или характера.

Словообразовательная модель здесь необычна: от существительного женского рода с суффиксом -к- (Червоточка) образована патронимическая фамилия. Это отличает её от более частых случаев, когда за основу брали мужское имя или профессию. В словаре украинских фамилий такой тип встречается реже, что делает Червоточенко довольно редкой и выразительной фамилией.

Географически фамилия тяготеет к левобережной Украине, в частности к Полтавской, Сумской и Черниговской областям. Там фамилии с основой, означающей «червивое», могли возникнуть в крестьянской среде — как бытовое прозвище, не связанное с родом занятий, а скорее с каким-то случаем или внешним видом. В русских говорах аналогичное прозвище (Червоточин) тоже встречалось, но суффикс -енко однозначно указывает на украинское происхождение.

Есть и более прозаичная версия: фамилия могла возникнуть от названия населённого пункта вроде Червоточка или Червоточино. Такие топонимы встречаются в Украине и Беларуси, хотя и редки. В этом случае Червоточенко — «выходец из Червоточки». Но поскольку известных сёл с таким названием мало, версия с прозвищем выглядит правдоподобнее.