Фамилия Диденченко — характерный пример украинской модели образования фамилий, где суффикс -енко указывает на происхождение от отца или предка. В данном случае основа — Диденк(о), а двойной суффикс -ченко (от -к- + -енко) встречается реже, чем просто -енко, и подчеркивает, что исходное прозвище или имя уже имело уменьшительную форму на -ко.

Корень фамилии — Дидя или Дідько. В украинском языке «дід» — дед, старик. Прозвище Дід (или уменьшительное Дідько) могли дать человеку, который выглядел старше своих лет, был мудрым не по возрасту, или же тому, кто родился, когда отец был уже в годах. Не исключена и связь с христианским именем Димитрий (в просторечии Дидя, Дитя), хотя версия с прозвищем от «деда» выглядит более правдоподобной для украинской среды.

Географически фамилия Диденченко тяготеет к центральным и восточным областям Украины, где суффикс -енко распространён повсеместно. Встречается также на Кубани и в южных регионах России — следствие переселений украинских крестьян в XVIII–XIX веках. В польских и белорусских метриках эта фамилия редка, что подтверждает её преимущественно украинское происхождение.

Словообразовательная цепочка выглядит так: прозвище Дідько (или Дід) → фамилия Діденко (потомок Дідька) → вторичная патронимическая форма Діденченко (сын Діденка). То есть носитель фамилии — внук или правнук человека по прозвищу Дід. Такая «двойная» патронимия встречается в украинских фамилиях, когда к основе на -ко добавляли ещё одно -енко, чтобы точнее указать на родство.

В дореволюционных документах фамилия могла писаться через «i» или «и» — Диденченко, Діденченко. Встречается и вариант с одной «н» — Дидеченко, но он менее распространён и, скорее всего, является искажением при записи. Сословно предки Диденченко, скорее всего, были казаками или крестьянами: фамилии на -енко в массе своей не дворянские, а народные, возникшие в среде реестрового казачества и свободных земледельцев.