Фамилия Диченко — характерный пример украинской модели образования фамилий на -енко. Этот суффикс, изначально означавший «маленький» или «сын такого-то», в XVI–XVII веках закрепился в качестве фамильного показателя на землях современной Украины, а затем распространился и в южнорусских регионах. В основе фамилии лежит прозвище или имя Дик, Дичко, Дикий.

Что именно стояло в основе, можно определить лишь предположительно. Словарь Владимира Даля трактует прилагательное «дикий» в нескольких значениях: «неручной», «суровый», «застенчивый, чуждающийся людей», а также «странный, необычайный». Если исходить из этой версии, прозвище Дикий могло указывать на характер — необщительный, замкнутый или, напротив, обладающий жёстким нравом.

Вторая версия отталкивается от слова «дичь». В старом быту дичью называли не только промысловых птиц и зверей, но и глухие, запущенные места, нетронутые человеком. Соответственно, Дичью могли прозвать человека, жившего в глуши, вдали от людей. Не исключён и профессиональный оттенок: так могли назвать удачливого охотника, кормившегося дичью.

Однокоренные именования фиксирует «Ономастикон» Степана Веселовского: Дичко Львович Оладьин-Монастырев (1495 год), Дичко Алешин Баймаков — новгородский помещик (1498 год), Фёдор Антонович Дичков (1538 год, Кострома), Дичок Иванович Борков — помещик (1569 год). Эти записи показывают, что прозвища с корнем дик-/дич- бытовали на Руси уже в XV–XVI веках, причём среди людей разного социального положения — от помещиков до крестьян.

В документах середины XX века фамилия встречается в разных уголках страны: Диченко Владимир Иванович (1938 года рождения, проживал в Дергачевском районе Нижне-Волжского края), Диченко Михаил Сергеевич (1917 года рождения, уроженец деревни Новокрасновск Куйбышевского района, проживал на станции Гомель Белорусской железной дороги), Диченко Сергей Михайлович (родился в 1902 году в Благовещенске). География этих записей — от Поволжья до Дальнего Востока — говорит о том, что носители фамилии расселились широко, хотя её украинское происхождение остаётся наиболее вероятным.