Фамилия Денисенеко звучит так, словно в ней спутались две разные модели образования. На первый взгляд — типичная украинская фамилия на -енко, означающая «сын Дениса» или «потомок Дениса» (от крестильного имени Денис, которое восходит к греческому Дионисий — бог виноделия). Но если присмотреться, в ней торчит лишний слог «ене»: обычно украинские фамилии образуются по схеме «Денис + енко» (Денисенко), а здесь перед суффиксом стоит что-то вроде «Денис-ен-енко». Такое удвоение — не опечатка, а редкая словообразовательная особенность.

Скорее всего, Денисенеко — это вариант или диалектная форма фамилии Денисенко. В украинских говорах, особенно на западе или в пограничных с Беларусью областях, суффикс -ен- мог наращиваться дважды: сначала -ен- как патронимический элемент (сын Дениса — Денисен), а затем -ко как уменьшительный или фамильный. Получалось «Денисенко», но с дополнительным «е» в середине из-за особенностей произношения или записи. Другая версия — фамилия могла возникнуть от прозвища Денисенец (житель села Денисово или человек, связанный с Денисом), к которому добавили -ко. Но это менее вероятно: прозвища с -ец в украинской фамильной системе редко дают такие формы.

Географически фамилия Денисенеко встречается редко, в основном в центральной и восточной Украине, а также среди потомков переселенцев в России. В переписях XIX века она почти не фиксируется — это говорит о том, что она могла быть локальной или возникла как канцелярская ошибка при записи Денисенко. Сословно носители, скорее всего, относились к казакам или крестьянам: имя Денис было популярно в среде запорожских казаков, и фамилии на -енко у них были массовыми.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями: Денисенко — самый частый вариант, Денисов — русская форма от того же имени, Денисюк — западноукраинский вариант с суффиксом -ук. Денисенеко стоит особняком — как раз из-за этого двойного суффикса. Для этимолога это хороший пример того, как живой язык «перестраховывается» в словообразовании: сначала обозначил родство через -ен-, потом ещё раз через -ко. В быту фамилия могла звучать как «Денисенеко» или «Денисенко» в зависимости от говора, а на письме закрепилась в необычной форме.