Фамилия Дмитрменко — яркий пример того, как украинская словообразовательная модель «накладывается» на полное церковное имя, а не на его уменьшительную форму. В отличие от более распространённых Дмитриевых или Дмитровых, где в основе лежит либо патроним (чей сын?), либо усечённая версия имени, Дмитрменко сразу указывает на прямую связь с человеком по имени Дмитрий.

Ключевая особенность здесь — суффикс «-енко». В украинской ономастике XVII–XVIII веков этот суффикс был основным способом образования фамилий со значением «сын» или «потомок» (аналог русского «-ович/-евич» в отчествах, но закрепившийся как фамилия). Со временем «-енко» стало восприниматься как типично украинский фамильный показатель, особенно распространённый на Левобережной и Слободской Украине (современные Полтавская, Сумская, Харьковская, Черниговская области). Таким образом, Дмитрменко — это «сын Дмитрия», но с чёткой региональной привязкой к украинской традиции.

Основа фамилии — полное имя Дмитр. Это не уменьшительное, а скорее народная, усечённая форма канонического Димитрий, которая была в ходу в устной речи. В украинском языке имя Дмитро (с ударением на «и») — это стандартная литературная форма, а в русских говорах бытовал вариант Дмитр. Поэтому фамилия Дмитрменко могла возникнуть и в смешанной среде, где украинский суффикс соединили с русским звучанием имени. Встречается также вариант Дмитренко (без «м»), который считается более «правильным» с точки зрения украинской фонетики, но Дмитрменко — не ошибка, а фиксация конкретного произношения.

О происхождении конкретного человека, первым носившего эту фамилию, можно судить по косвенным признакам. Скорее всего, это был не дворянин, а человек из казацкой или крестьянской среды — именно в этих слоях фамилии на «-енко» закрепились массово в XVII веке, когда возникла необходимость в точной записи имён в реестрах и метриках. Фамилия не указывает на профессию или прозвище, а только на отчество, то есть предок носителя звался Дмитром. Зато она даёт редкую возможность проследить миграцию: если человек с фамилией Дмитрменко живёт в Сибири или на Дальнем Востоке, его предки почти наверняка переселились туда с Украины в ходе аграрных реформ или столыпинской переселенческой политики конца XIX — начала XX века.

По сравнению с однокоренными фамилиями, Дмитрменко стоит особняком. Дмитриев — это «чей?», принадлежность господину, а Дмитрменко — «чей сын?», прямое родство. Дмитрюк (с суффиксом «-юк») — тоже украинская фамилия, но более западная, характерная для Волыни и Подолья. А Дмитрменко — «восточный» вариант, что сужает ареал поиска корней для современных носителей.