Фамилия Денесенко — яркий пример украинской модели фамилии на -енко, самой распространенной на территории современной Украины. Суффикс -енко исторически означал «сын» или «потомок», то есть Денесенко — это буквально «сын Денеса». В основе фамилии лежит разговорная форма крестильного имени Денис. В украинской народной традиции имя Денис (из греческого Дионисий — посвященный богу Дионису) часто произносили как Денес, с заменой «и» на «е». Это характерный фонетический сдвиг, который и закрепился в фамилии.

Словообразовательная цепочка простая: Денес (народная форма имени) + суффикс -енко. Такая модель типична для фамилий, возникших в среде казачества и крестьянства на Левобережной и Степной Украине в XVII–XVIII веках. Фамилия Денесенко не указывает напрямую на род занятий, но говорит о том, что основатель рода был человеком по имени Денес, а его дети или потомки стали писаться как Денесенко.

Регионально фамилия тяготеет к центральным и восточным областям Украины — это зона максимальной концентрации фамилий на -енко. В России Денесенко встречается реже, в основном в южных регионах, куда шли миграционные потоки с Украины.

Однокоренные фамилии — Денисенко, Денисов, Денесюк. Денесенко отличается от них именно своей народной основой: не от канонического Денис, а от более просторечного Денес. Это не делает фамилию редкой, но придает ей конкретный диалектный оттенок. В дореволюционных документах можно встретить варианты написания вроде Денесенков, где к украинской основе добавляли русский суффикс -ов, но в современном виде фамилия закрепилась именно как Денесенко — без изменений по падежам.