Фамилия Дмитриэнко на первый взгляд кажется знакомой — она напоминает распространённую украинскую фамилию Дмитренко. Но суффикс -энко выдаёт нестандартную модель образования. В классической украинской ономастике патронимимы образуются с помощью суффикса -енко (Дмитренко, Петренко, Гриценко). Вариант Дмитриэнко — это либо результат русификации украинской фамилии (под влиянием русского произношения имя Дмитрий дало основу Дмитрий- + -энко), либо сознательное изменение в XIX–XX веках, когда люди адаптировали написание фамилии под паспортные нормы. Встречается она в основном в южнорусских и украинских регионах, но редко — это скорее исключение, чем правило.

Основа фамилии — каноническое имя Дмитрий, которое пришло на Русь из греческого языка (Димитриос, от Деметра — богиня земледелия). В народной среде имя обросло формами Дмитра, Митя, Митрий. Фамилия Дмитриэнко буквально означает «потомок Дмитрия» или «сын Дмитрия». Если бы фамилия формировалась по украинскому обычаю, она звучала бы как Дмитренко. Удвоение «и» в корне (Дмитрий вместо Дмитр) — признак более книжного, недиалектного произношения, что может указывать на грамотного предка, который сам записал свою фамилию или получил её от писаря.

Сословного статуса у фамилии нет: её могли носить и крестьяне, и казаки, и мещане. Судя по суффиксу -энко, который в XVII–XVIII веках активно использовался на Левобережной Украине и в Слобожанщине, предки носителя фамилии скорее всего были выходцами из этих земель. В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые закрепляли за крепостными, патронимы на -енко долго оставались «уличными» — их могли менять, уточнять, передавать неформально. Поэтому Дмитриэнко — это не застывшая форма, а живое свидетельство того, как в одном роду могли сосуществовать разные варианты одной фамилии.