Фамилия Демитриенко — типичный пример украинской модели фамилии на -енко, которая в XVII–XIX веках стала самой распространённой на Левобережной и Слободской Украине. Суффикс -енко в этой традиции чаще всего указывал на «сына» или «потомка»: Демитриенко — буквально «сын Демитрия». Основа — имя Деметрий (Дмитрий), которое пришло на Русь из греческого Деметриос — «посвящённый Деметре», богине земледелия.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые преобладали в великорусских землях, украинский суффикс -енко закрепился в основном среди казачества и крестьянства. Поэтому Демитриенко — фамилия не дворянская, а скорее народная. Её носители в XVIII–XIX веках были, вероятно, казаками, мещанами или крестьянами из Полтавской, Черниговской, Харьковской губерний. Там же, на востоке Украины, фамилия встречается и сегодня.

Интересна деталь: в написании Демитриенко, а не Дмитриенко, сохранилась старая народная форма имени — Демитрий, Демитер. Она возникла в устной речи как упрощение греческого «Димитриос» (через «и»). В документах XIX века можно встретить оба варианта, но Демитриенко — более архаичный и диалектный, характерный для южных говоров.

Фамилия не имеет отношения к мифическому «демиургу» или латинским корням — это чисто славянское образование от христианского имени. Родственные фамилии — Дмитриенко, Демченко, Дементьев — все восходят к одному источнику, но различаются суффиксами и региональной привязкой. Демитриенко — одна из тех фамилий, которые без словаря сразу читаются как «чей-то сын», не оставляя сомнений в своём происхождении.