Фамилия Дементеенко — типичный пример украино-белорусской модели образования фамилий, где суффикс «-енко» выполняет роль отчества. Буквально она означает «сын Дементия». Мужское крестильное имя Дементий восходит к латинскому domitius (от domitare — «укрощать, усмирять»), поэтому в основе фамилии лежит значение «укрощающий» или «усмиритель». Однако в русской традиции имя нередко смешивалось с другим, близким по звучанию, — Дометий (от лат. domesticus — «домашний», «близкий к дому»), что порождает две версии происхождения. Первая, с «укрощением», более распространена в церковных святцах, вторая — редкая, но возможная в бытовой речи.

Суффикс «-енко» — один из главных маркеров украинской ономастики, особенно характерный для Поднепровья и Левобережной Украины. В XVII–XVIII веках такие фамилии фиксировались у казацкой старшины, мещан и крестьян, постепенно вытесняя старые прозвища. Таким образом, предок носителя фамилии Дементеенко мог быть как запорожским казаком, так и ремесленником или хлеборобом, чьего отца звали Дементий. Географически фамилия чаще всего встречается в Черниговской, Полтавской и Сумской областях, а также на юге Беларуси — в Гомельской и Могилёвской землях.

Интересная деталь: написание «Дементеенко» с двумя «е» подряд — не опечатка, а результат живого произношения. В украинском языке имя Дементій дало основу Дементе-, и при добавлении суффикса «-енко» гласные не стягивались, в отличие от русских вариантов вроде Дементьев. Поэтому Дементеенко — более архаичная, «полевая» форма, сохранившая полногласие. Встречаются и однокоренные фамилии: Дементьев (русская), Дементійчук (западноукраинская), Дзементеенко (с характерной для белорусского языка заменой начального «д» на «дз»).