Фамилия Динесенко — украинская по модели образования, что сразу видно по суффиксу -енко, который в XVI–XVIII веках был главным «фамильным строителем» на землях Гетманщины, Слобожанщины и Запорожья. Этот суффикс, по сути, означал «чей-то сын» или «потомок», и со временем закрепился как наследственная фамилия, а не отчество. В основе фамилии лежит личное имя или прозвище Динес (или Динec), которое само по себе требует разбора.

Имя Динес — редкое для восточнославянской традиции. Скорее всего, это народная, разговорная форма канонического имени Дионисий (в русской традиции — Денис). В украинском языке имя Денис могло преобразовываться в уменьшительные варианты вроде Динесь, Динько, а от них уже возникла основа Динес. Таким образом, Динесенко — это «внук» или «сын Динеса», то есть потомок человека по имени Денис в его местном, диалектном звучании.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с греческим именем Диоген (через форму Диогенес), но для украинских земель это слишком книжный и редкий путь. Вероятность того, что основа происходит от прозвища, связанного с родом занятий, мала: в украинском языке нет слова «динес» со значением профессии или предмета.

Географически фамилия тяготеет к центральным и восточным областям Украины — там, где фамилии на -енко особенно плотны. В России Динесенко встречается редко и почти всегда указывает на украинские корни предков. Сословно носители фамилии, скорее всего, были казаками или свободными крестьянами — именно в этих средах модель на -енко закрепилась раньше и прочнее, чем у дворянства, которое чаще получало фамилии на -ский.

Таким образом, фамилия Динесенко — это «сын Динеса», а сам Динес — это народная форма имени Денис, которую в документах XVII–XVIII веков могли записать как «Динес» из-за местного произношения или особенностей украинской фонетики.