Фамилия Дмытрэнко — яркий пример украинской модели фамилии, которая почти не встречается у других славян. Её выдает суффикс -энко, который в украинской традиции означает «маленький» или «сын такого-то». В основе лежит имя Дмытро — народный, фонетически упрощённый вариант канонического имени Дмитрий. То есть Дмытрэнко — это буквально «сын Дмытра» или «потомок Дмитрия».

Интересно, что написание через «ы» вместо привычного «и» (Дмитренко) — не ошибка и не редкий случай. В украинском языке после твёрдых согласных звук [и] часто переходит в [ы], и фамилия зафиксировала именно живое произношение, а не книжную норму. Такие варианты (Дмытрэнко, Дмытрук, Дмытрив) особенно характерны для центральных и восточных областей Украины, где влияние церковнославянской орфографии было слабее.

По сословному происхождению фамилии на -энко в XVII–XVIII веках были типичны для казацкой старшины и мещанства, но массово распространились и среди крестьян. Дмытрэнко мог принадлежать и казаку, и ремесленнику, и хлеборобу — суффикс указывает не на статус, а на родство. В документах Запорожской Сечи встречаются похожие формы, например Дмытраш, Дмытрыха, но именно Дмытрэнко закрепилось как фамилия потомков человека по имени Дмытро.

Сегодня фамилия Дмытрэнко — редкая даже для Украины. По сравнению с массовым вариантом Дмитренко, она сохраняет диалектный колорит и точнее передаёт звучание имени в украинской среде. Носители этой фамилии, как правило, имеют корни из Полтавской, Черкасской или Киевской областей, где «дмытр» вместо «дмитр» слышится до сих пор.