Фамилия Диценко — украинская по модели образования, её выдают суффикс -енко и ударение, которое обычно падает на предпоследний слог: Дице́нко. В украинской ономастике суффикс -енко — главный маркер фамилий, сформировавшихся в XVI–XVII веках. Первоначально он указывал на сына или младшего родственника: Диценко — сын или потомок человека по имени или прозвищу Диц.

Основа фамилии — Диц. Здесь возможны два корня, и оба ведут в немецкое языковое пространство. Первый и самый вероятный: Диц — сокращённая форма немецкого имени Дитрих (Dietrich). В украинских землях, особенно на западе (Волынь, Галичина, Подолье), с XVIII века оседали немецкие колонисты, ремесленники и солдаты. Их имена часто усекали на местный лад: Дитрих превращался в Дица, а потом к основе приращивали украинский патронимический суффикc. Так из немецкого имени получалась фамилия, звучащая по-украински.

Второй вариант — прозвище от немецкого слова диц (ditz, диал. «толстяк», «коротышка») или от регионального обозначения упрямого человека. Но эта версия слабее: прозвища редко переходили в фамилии с патронимическим суффиксом без промежуточного имени.

Географически фамилия Диценко встречается в центральных и восточных областях Украины, а также в южных регионах России, куда шла миграция украинских крестьян в XIX веке. В отличие от фамилий на -енко, образованных от православных имён (Иваненко, Петренко), Диценко — редкий случай, когда основа явно не славянская, а западноевропейская. Поэтому носители фамилии — скорее всего потомки обрусевших или оукраиненных немецких переселенцев, которые жили среди украинцев и переняли местную фамильную модель.