Фамилия Димитренков образована не от имени Дмитрий напрямую, а от его производной формы. В русском языке полное церковное имя Дмитрий в народной среде сокращалось до Димитра или Димитры, а в украинском и белорусском диалектах — до Дмитро. От этой основы с помощью патронимического суффикса -енко (сын Димитры) возникла фамилия Димитренко, которая затем была русифицирована добавлением типично русского суффикса -ов, давшего форму Димитренков.

Такая двойная суффиксация — характерная черта фамилий, которые формировались на стыке двух языковых традиций. Фамилия Димитренко широко распространена на Украине, особенно в центральных и восточных областях. Когда носители такой фамилии переселялись в великорусские губернии или их записывали в официальных документах на русский манер, к основе приращивали -ов, чтобы фамилия звучала привычно для местного уха. Поэтому Димитренков — это украинский корень с русским окончанием, типичный для южнорусских регионов, граничащих с Украиной, а также для потомков переселенцев из Малороссии.

Сам корень «Димитр» восходит к греческому Деметриос — посвящённый Деметре, богине земледелия и плодородия. Имя было одним из самых популярных на Руси, потому его производных форм и фамилий от них существует множество: Дмитриев, Димитриев, Митрофанов, Митяев, Димов и, конечно, Димитренко. Димитренков в этом ряду стоит особняком благодаря редкому сочетанию двух патронимических формантов.

Сословная принадлежность предков Димитренковых могла быть разной: от крестьян до казаков. Фамилия не указывает на дворянское происхождение, но и не исключает его. В ревизских сказках и метрических книгах XIX века Димитренковы встречаются в основном среди государственных крестьян и мещан Курской, Воронежской и Харьковской губерний. Известных носителей фамилии, вошедших в энциклопедии, нет, поэтому её история — это история обычных людей, чьи предки носили имя Димитра и жили на границе двух культур.