Фамилия Диминенко — яркий пример украинской модели образования фамилий с суффиксом -енко, который в XVII–XVIII веках стал главным маркером «сыновства» в Поднепровье, Слобожанщине и Запорожье. Основа здесь — имя Димина, уменьшительная форма от канонического Дмитрий (в народном произношении — Димитр, Дмитро). Суффикс -енко буквально означал «маленький» или «сын», так что Диминенко — это «сын Димины», то есть потомок человека, которого в быту звали уменьшительно-ласкательно Димина.

Важная деталь: в отличие от русских фамилий на -ов/-ев, где ударение чаще падает на суффикс, в украинских фамилиях на -енко ударение может быть подвижным. У Диминенко оно, скорее всего, падает на второй слог — Дими́ненко, что типично для форм, образованных от двусложных основ. Встречаются и варианты с ударением на последний слог — Диминенко́, но это уже влияние русской или южнорусской диалектной традиции.

По географии фамилия тяготеет к центральным и восточным областям Украины — Полтавщине, Черкащине, Сумщине, а также к югу России, куда в XIX веке переселялись черкасы и малороссийские казаки. В дореволюционных метрических книгах Диминенко часто записывали через «и» в первом слоге (Диминенко), но встречается и написание через «ы» — Дымыненко, что отражает местное произношение.

С точки зрения социального статуса, фамилия почти наверняка принадлежала казацкому или крестьянскому сословию. В среде запорожских казаков и мещан Гетманщины фамилии на -енко были настолько массовыми, что не несли указания на знатность — это был просто способ назвать человека по отцу. Однако в XIX веке, когда началась фиксация фамилий для податных сословий, Диминенко мог получить и бывший крепостной, и вольный хлебороб.

Редкость фамилии в том, что она сохранила архаичную народную форму имени Дмитрий — Димина, а не более привычные Дмитро или Митя. Это говорит о том, что предки носителя фамилии жили в регионе, где греческое «Димитрий» адаптировали именно как «Димина», с усечением второго слога. Такая форма встречается в старых украинских документах, но почти исчезла из современного именослова.