Фамилия Черышенко образована по распространённой в украинской и южнорусской ономастике модели с суффиксом -енко, который изначально означал «сын» или «потомок». Основа фамилии — прозвище или мирское имя Черыш, Черыша. В русских говорах слово «черыш» или «черыж» фиксируется в значении «чертополох», «колючая трава», иногда — «репей». Такое прозвище могли дать человеку с цепким, неуступчивым характером или обладателю жёстких, торчащих волос — по аналогии с колючим растением. В диалектах встречается и глагол «черыжить» — «чесать, царапать», что тоже могло стать источником прозвища для драчливого или придирчивого человека.

Вторая версия, менее вероятная, но допустимая: связь с диалектным «черы» — так в некоторых областях называли старую, поношенную одежду или обувь. Прозвище Черыша мог получить неряшливый или бедно одетый человек. Однако в пользу первой, «растительной» гипотезы говорит то, что фамилия Черышенко — не единична: есть однокоренные Черышев, Черышкин, а также топонимы вроде урочища Черышево в Рязанской области. Это указывает на устойчивый корень, связанный с местной флорой или бытовой характеристикой.

Учитывая суффикс -енко, фамилия наиболее характерна для Левобережной Украины (Черниговщина, Полтавщина, Слобожанщина) и пограничных с ней южных областей России. В ревизских сказках и метрических книгах XIX века носители фамилии Черышенко встречаются преимущественно среди казаков и государственных крестьян, что типично для этой модели: -енко часто носили люди свободного сословия, не закрепощённые помещиками.

Словообразовательный анализ не позволяет отнести фамилию к числу «духовных» (от церковных календарных имён) или «географических» (от названия города). Это типичное прозвищное имя, которое закрепилось за родом через личную характеристику первого носителя. В современных справочниках фамилия Черышенко фиксируется как редкая, с концентрацией в Курской, Белгородской и Воронежской областях, что подтверждает её южнорусско-украинские корни.