Фамилия Дедесенко — характерный пример украинской модели образования фамилий с суффиксом -енко. Этот суффикс, один из самых распространённых в восточнославянской ономастике, изначально имел значение «сын» или «потомок» (сравните с польским -енко или белорусским -онак). То есть Дедесенко — это буквально «сын Дедеси».

В основе фамилии лежит прозвище Дедеся. Корень здесь — «дед» (старик, отец отца). Прозвище могло закрепиться за человеком по нескольким причинам. Самая прямая: так называли пожилого, уважаемого мужчину, обладающего житейской мудростью и опытом. Но есть и другая, не менее правдоподобная версия: Дедесей могли прозвать ребёнка, которого воспитывал дедушка, а не отец, или который был рождён, когда отец уже был в преклонном возрасте. В народной традиции такие «дедовские» внуки нередко получали прозвища от слова «дед».

Интересно, что суффикс -ся в прозвище Дедеся — нехарактерная деталь. Обычно украинские прозвища образуются с помощью суффиксов -ук, -юк, -ак, -ко (Дедюк, Дедак, Дедько). Форма на -ся встречается реже и может указывать на южнорусское или западноукраинское влияние, где такой суффикс иногда придавал прозвищу оттенок уменьшительности или ласкательности. В любом случае, прозвище Дедеся закрепилось за конкретным человеком как основное именование, а его дети и внуки стали носить фамилию Дедесенко.

Стоит отметить, что фамилия Дедесенко — не единственная в своём роде. Существуют однокоренные варианты: Дедешко, Деденко, Дедечко. Все они восходят к тому же корню, но с разными суффиксальными оформлениями. Географически фамилия Дедесенко чаще всего встречается в центральных и восточных областях Украины, а также в южных регионах России, куда она попала с переселенцами. Сословной привязки у неё нет: такую фамилию мог получить и крестьянин, и казак, и мещанин.